6.2量子世界
课时作业（含解析)
1．热辐射是指所有物体在一定的热辐射的温度下都要向外辐射电磁波的现象，辐射强度是
指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量.在研究某一
黑体热辐射时，得到了四种温度下黑体强度与波长的关系如图.图中横轴λ表示电磁波的
波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由辐射强度图线可知，同一黑体在不同
温度下(
)
A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同
B．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小
C．辐射强度的极大值随温度升高而向长波方向移动
D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动
2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）
A．B．C．D．
3．红外线热像仪可以监测人的体温，当被测者从仪器前走过时，便可知道被测者的体温是多少，关于其中原理，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
4．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )
A．光电效应现象揭示了光的波动性
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
5．下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是（
）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值像波长较短的方向移动
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
6．十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，关于以下4幅图中涉及物理知识说法正确的是（
）
A．图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念
B．强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实。如图2所示，若用波长为λ的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为λ的强激光照射锌板，验电器指针可能偏转
C．如图3所示，一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出6种不同频率的光
D．图4为天然放射现象中产生的三种射线在电场中偏转情况，其中③线代表的射线穿透能力最强
7．下列论述中正确的是
A．法拉第首先提出了场的概念
B．爱因斯坦把“能量子”引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念
C．库仑最早通过油滴实验测出了元电荷的电量
D．玻尔通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型
8．2019
年北京时间
4
月
10
日
21
时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T：
，其中
h
为普朗克常量，c
为真空中的光速，G
为万有引力常量，M
为黑洞质量，k
是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（
）
A．
B．
C．
D．
9．关于黑体辐射图象，下列判断正确的是__________.
A．T1B．T1>T2>T3>T4
C．测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度
D．测量某黑体任一波长的光的辐射强度可以得知其温度
10．某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m，功率为5.0×10-3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，该激光器发出的
A．是紫外线
B．是红外线
C．光子能量约为1.3×10-18J
D．光子数约为每秒3.8×1016个
11．在X射线管中，由阴极发射的电子由静止开始加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能．已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的最短波长为________．
12．汞原子的能级图如图所示，现让光子能量为E的一束光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子能发出3种不同频率的光，那么入射光光子的能量为______eV，发出光的最大波长为______m.(普朗克常量h＝6.63×10－34
J·s，计算结果保留两位有效数字)
13．太阳光垂直照射到地面上时，地面接收太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%．
（1）假如认为可见光的波长约为，日地间距离，普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？
（2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率．
14．纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10W的氩激光器，能发出波长的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要的能量，求：
（1）每次“点焊”视网膜的时间．
（2）在这段时间内发出的激光光子的数量．
参考答案
1．D
【解析】
由辐射强度图线可知，向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的变化而不同，选项A错误；向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增大，选项B错误；由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，选项C错误，D正确。
2．B
【解析】
根据黑体辐射实验规律，黑体热辐射的强度与波长的关系为：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，则各种频率的辐射强度也都增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，即频率较大的方向移动分析图像，只有B项符合黑体辐射实验规律，故B项正确．
故选B.
3．C
【解析】
根据热辐射规律可知，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，直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度，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。
故选C。
4．D
【解析】
A．光具有波粒二象性，光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误；
B．由
可知，动能相同的质子和电子，其动量不同，故其波长也不相同，故B错误；
C．黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故C错误；
D．衍射是波所特有的现象之一，则热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，故D正确。
故选D。
5．B
【解析】
一切物体都在辐射电磁波，故A正确．物体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与其它因素有关．故B错误．黑体辐射的强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动，故C正确．能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故D正确．此题选择不正确的选项，故选B．
【点睛】
解决本题的关键知道黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
6．B
【解析】
普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，并很好的解释了黑体辐射的实验规律，A错误；若用波长为λ的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为λ的强激光照射锌板，锌板的电子可以在极短时间内吸收多个光子发生逃逸，固验电器指针可能偏转，B正确；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可放出3种不同频率的光，即从n=4到n=3再到2最后到1，C错误；从图中可知电场强度方向水平向右，而③粒子向右偏转，故带正电，为α粒子，其电离作用最强，D错误．
7．A
【解析】
A.
法拉第首先提出了场的概念，选项A正确；
B.
普朗克把“能量子”引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，选项B错误；
C.
密立根最早通过油滴实验测出了元电荷的电量，选项C错误；
D.
卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型，选项D错误。
故选A。
【点睛】
熟记物理学史是解决这类问题的关键所在。
8．BCD
【解析】
根据得
h的单位为J?s=Nms=kg?m2/s，c的单位是m/s，G的单位是N?m2/kg2=kg?m3/s2，M的单位是kg，T的单位是K，代入上式可得k的单位是
，不等于。
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论相符，选项B正确；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．，与结论相符，选项D正确；
9．BC
【解析】
AB．因随着温度的升高，辐射强度增强，同时辐射强度的极大值向波长较短方向移动，所以T1>T2>T3>T4．故A错误，B正确；
CD．测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度，选项C正确，D错误；
故选择BC。
10．BD
【解析】
波长的大小大于可见光的波长，属于红外线．故A错误，B正确．光子能量．故C错误．每秒钟发出的光子数．故D正确．故选BD．
【点睛】
解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系．
11．
【解析】根据动能定理、光速与波长和频率的关系公式c=λf、光量子方程E=hν，有eU≥E；c=λν；E=hν；解得：
12．
7.7
【解析】根据
知，n=3，则吸收的光子能量△E=-2.7+10.4eV=7.7eV．
由n=3跃迁到n=2时辐射的光子能量最小，波长最长，有：E3?E2＝h，代入数据有（-2.7+5.5）×1.6×10-19=6.63×10?34×
，解得λ=4.4×10-7m
13．（1）个
（2）
【解析】
(1)设地面上垂直于阳光的面积上每秒钟接收的可见光光子数为n，则有
设想一个以太阳为球心、以日地间距离为半径的大球面包围着太阳，大球面接收的光子数即等于太阳辐射的全部光子数，则所求可见光光子数
联立得
个．
(2)地球背着太阳的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直．接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，则地球接收太阳光的总功率P，则有
14．（1）
（2）个
【解析】
(1)已知激光器的功率P=10W，每次“点焊”需要的能量E=2×10-3J，根据E=Pt得，每次“点焊”视网膜的时间是
(2)设每个光子的能量为E0，则
在这段时间内发出的激光光子的数量6.2量子世界
课时作业（含解析)
1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献，如图所示，图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出（ ）
A．温度越高，辐射电磁波的波长越短
B．温度越低，辐射电磁波的波长越长
C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强
D．不同温度时辐射强度的最大值变化无规律可循
3．对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
4．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（
）
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
5．根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)( )
A．
B．
C．hλ
D．
6．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
7．基于下列四幅图的叙述正确的是________．
A．由甲图可知，黑体温度升高时，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B．由乙图可知，a光光子的频率高于b光光子的频率
C．由丙图可知，该种元素的原子核每经过7.6天就有发生衰变
D．由丁图可知，中等大小的核的比结合能量大，这些核最稳定
8．根据黑体辐射的实验规律，以下判断正确的是（
）
A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
B．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大波长与最小波长之间
C．温度越高，辐射强度的极大值就越大
D．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短
9．自2020年1月以来，“新冠肺炎”席卷全国。“新冠肺炎”的典型症状就是持续发烧，因此测温是“新冠肺炎”防控的重要环节。为方便测温人们习惯采用如图所示的额温枪。额温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将额温枪放于距两眼中间部位5-6cm处，修正额头与实际体温的温差便能显示准确的体温。则以下说法正确的是（ ）
A．额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线存在差异
B．额温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒
C．红外线是波长比紫外线长的电磁波，它们都是横波
D．爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，并成功解释了光电效应现象
10．下列说法正确的有（ ）
A．医学上用激光切除肿瘤，利用的是激光亮度高的特点
B．光学镜头增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
D．红外线具有很强的穿透本领，常用来在医学上做人体透视
11．在__________提出的量子说启发下，_________提出了光子说，光子的能量_________，其中h称为普朗克常量，___________．
12．17世纪，荷兰物理学家__________提出了光的波动说，但由于__________支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________．
13．黑体就是绝对不发光的物体，看上去一定是黑色的，这句话对吗？
14．太阳的辐射功率（太阳每秒辐射的能量）为，已知射到大气层的太阳能只有45%到达地面，另有55%被大气层吸收和反射，而未到达地面．若射到地球上的太阳光可视为垂直于地球表面，把太阳光看成是频率为的单色光，求地球表面上的面积每秒接收到多少个光子？已知太阳到地球的距离为．（最后结果保留两位有效数字）
参考答案
1．A
【解析】
黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B、D错误．黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误，A正确．故选A．
点睛：要理解黑体辐射的规律：温度越高，辐射越强越大，温度越高，辐射的电磁波的波长越短．
2．C
【解析】
本题考查黑体辐射的基本知识。
【详解】
AB．无论温度高低，黑体都会产生所有波长的电磁波，故AB错误；
C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确；
D．温度升高，辐射强度的最大值向短波长、高频率的方向移动，故D错误。
故选C。
3．A
【解析】
一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故A正确，BCD错误。
故选A。
4．C
【解析】
A、能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故A错误；
BC、黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误，C正确；
D、射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体，故选项D错误．
点睛：本题考查黑体的相关知识，在学习过程中注意掌握．
5．A
【解析】
光子能量为：E=hv，光子频率、波长、光速之间关系为，联立可得：，故A正确，BCD错误．
6．B
【解析】
AB．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，A错误，B正确；
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也有关，这是黑体辐射的特性，C错误；
D．常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误．
7．AD
【解析】
考查黑体辐射、光电效应、原子核衰变、比结合能。
【详解】
A．由甲图观察可知黑体温度升高时，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确．
B．由乙图可知，光光子的频率低于于光光子的频率，故B错误．
C．由丙图可知，该种元素的原子核每经过7.6天就有发生衰变，故C错误．
D．由丁图可知，质量数为40的原子的比结合能最大，即中等大小的核的比结合能量大，这些核最稳定，故D正确．
故选AD。
8．BCD
【解析】
AB．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大波长与最小波长之间，故A错误，B正确；
C．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，则辐射强度的极大值也就越大，故C正确；
D．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确。
故选BCD。
9．AC
【解析】
A．额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线存在差异，所以A正确；
B．用于杀菌消毒的是紫外线，不是红外线，所以B错误；
C．红外线是波长比紫外线长的电磁波，它们都是横波，所以C正确；
D．普朗克最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，但是成功解释光电效应现象的是爱因斯坦，所以D错误。
故选AC。
10．AC
【解析】
A．激光的其中一个特点是亮度高，把激光束汇聚起来照射到物体上，可以使物体的被照部分在极短时间内熔化，医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点，故A正确；
B．增透膜是利用光的干涉原理制成的，当光程差为光在膜中波长的一半时，出现反射光减弱，减少光的反射损失，从而增加光的透射，则增透膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的，故B错误；
C．由黑体辐射规律可知，辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故C正确；
D．X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体；红外线具有明显的热效应，用于加热物体，故D错误。
故选AC。
11．普朗克
爱因斯坦
【解析】
[1][2]在普朗克出的量子说启发下，爱因斯坦提出了光子说；
[3][4]光子的能量，其中h称为普朗克常量，由公式可知，其单位为。
12．惠更斯
牛顿
干涉
衍射
光电效应
波粒二象性
【解析】
[1][2][3][4][5][6]17世纪，荷兰物理学家惠更斯提出了光的波动说，但由于牛顿支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的干涉、衍射现象，波动说才得到了公认，后来又发现了光电效应，证实光具有粒子性，因而光具有波粒二象性。
13．不对
【解析】
黑体可以完全吸收入射的电磁波而不发生反射，同时自身可以有较强的辐射，即黑体同时辐射和吸收电磁波．黑体达到高温时所辐射的电磁波中强度较大的是可见光和紫外线，此时黑体是明亮的．黑体可以是发光的物体，本身可以有较强的辐射，看上去并不一定是黑色的，也可能看上去很明亮，例如炼钢炉上的小孔。
14．个
【解析】
设想有一个以太阳中心为球心，以太阳到地球表面距离（近似等于太阳到地球的距离R）为半径的大球，这个大球面上单位面枳每秒接收到辐射的功率为：
（式中P为太阳的辐射功率）
则地球表面上的面积每秒接收到的能量：
设地球表面上的面积每秒接收到的光子数为n，由于光子的能量为，则：
个．
