人教新版高中物理必修第三册 训练题 能量量子化 Word版含解析

1．黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(　　)
A．温度　　　　　　　 B．材料
C．表面状况 D．以上都正确
解析：选A　根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素知，其只与温度有关。
2．能正确解释黑体辐射实验规律的是(　　)
A．能量的连续经典理论
B．普朗克提出的能量量子化理论
C．以上两种理论体系任何一种都能解释
D．牛顿提出的能量微粒说
解析：选B　根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，故选B。
3．对于黑体辐射的实验规律，下列说法正确的是(　　)
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C．黑体辐射的强度与波长无关
D．黑体辐射无任何实验规律
解析：选A　黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故只有选项A正确。
4．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　　)
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B．温度越高，物体辐射的电磁波越强
C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关
D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
解析：选B　一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，故A错误，B正确；辐射强度按波长的分布情况除与物体的温度有关，还与材料种类及表面状况有关，故C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，故D错误。
5．近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景。关于红外线和光通信，以下说法中正确的是(　　)
①光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程　②光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输　③红外线的频率比可见光的频率高　④红外光子的能量比可见光子的能量大
A．①②　　 B．③④
C．①③　　　 D．②④
解析：选A　无线光通信技术是光信号在空气中直接传输，光纤通信中的光信号是在光纤中传输。不论哪种方式，传输的都是文字、数据和图像等信息。红外线的频率由电磁波谱可知比可见光的频率低，由爱因斯坦的光子论可知ε＝hν，红外光子的能量比可见光的光子的能量小，故①②正确。
6．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin。根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλmin＝2.90×10－3 m·K。则老鼠发出最强的热辐射的波长为(　　)
A．7.8×10－5 m B．9.4×10－6 m
C．1.16×10－4 m D．9.7×10－8 m
解析：选B　由Tλmin＝2.90×10－3 m·K可得，老鼠发出最强的热辐射的波长为λmin＝ m＝ m＝9.4×10－6 m，B正确。
7．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面上的光子数之比为4∶5，则这两束光的光子能量和波长之比为(　　)
A．4∶5　4∶5 B．5∶4　4∶5
C．5∶4　5∶4 D．4∶5　5∶4
解析：选B　由E＝nε知，能量相同时n与ε成反比，所以光子能量比为5∶4。又根据ε＝hν＝h，所以波长之比为4∶5。B正确。
8．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为(　　)
A. B. C．2he D.
解析：选B　根据物理单位知识，表达式及变形式两侧单位是一致的，由本题中涉及的物理量：ν、U、e、h及与其有联系的能量表达式E＝hν　①，E＝Ue　②，由①②得h的单位与的单位相同，即h单位可用V·C·s表示，题中ν＝kU，即k＝　③，单位可用表示，选项B中单位等效于＝，故选项B正确，A、C、D错误。
9．光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm。400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)
解析：根据公式ν＝和ε＝hν可知：
400 nm对应的能量子ε1＝h＝6.63×10－34× J≈4.97×10－19 J。
700 nm对应的能量子ε2＝h＝6.63×10－34× J≈2.84×10－19 J。
答案：4.97×10－19 J　2.84×10－19 J
B级—选考提能
10．[多选]对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是(　　)
A．微波是指波长在10－3 m到10 m之间的电磁波
B．微波和声波一样都只能在介质中传播
C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
解析：选ACD　微波是一种电磁波，传播不需要介质，B错误。
11．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是(　　)
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温
B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强
解析：选C　根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线强度按波长的分布情况，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。
12．在半径r＝10 m的球壳中心有一盏功率为P＝40 W的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为λ＝0.59 μm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c＝3×108 m/s。试求每秒钟穿过S＝1 cm2球壳面积的光子数目。
解析：钠黄光的频率
ν＝＝ Hz≈5.1×1014 Hz
则一个光子的能量
E0＝hν＝6.63×10－34×5.1×1014 J≈3.4×10－19 J
又钠光灯在t＝1 s内发出光能
E＝Pt＝40×1 J＝40 J
那么在t＝1 s内穿过S＝1 cm2球壳面积的光能量
E1＝＝ J≈3.2×10－6 J
则每秒钟穿过该球壳1 cm2面积的光子数
n＝＝≈9.4×1012(个)。
答案：9.4×1012个