6.2量子世界
跟踪训练（含解析)
1．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的( )
A．物体的质量
B．物体的动量
C．导体中的电流
D．东北虎的个数
2．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（ ）
A．物体的带电荷量
B．物体的质量
C．物体的动量
D．学生的温度
3．下列说法正确的是（
）
A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关
B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体看上去一定是黑的
C．在黑体辐射的实验规律图中，一定温度下，黑体辐射强度有一个极大值
D．在黑体辐射的实验规律图中，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动
4．光子的能量与其（
）
A．频率成正比
B．波长成正比
C．速度成正比
D．速度平方成正比
5．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为（
）
A．个
B．个
C．个
D．个
6．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国物理学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作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黑体谱相关的说法中正确的是
A．微波是指波长在到之间的电磁波
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
7．下列叙述正确的是（
）
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．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
8．下列说法正确的是（
）
A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强
D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高
9．关于热辐射，下列说法正确的是（
）
A．物体在室温下辐射的主要成分是波长较短的电磁波
B．随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多
C．给一块铁块加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色
D．辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性
10．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（
）
A．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有所增加
B．随着温度降低，各种波长的辐射强度都有所增加
C．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
11．一灯泡的电功率为P，若消耗的电能看成全部以波长为入的光波均匀地向周围辐射，设光在空气的传播速度近似为真空中的光速c，普朗克常量为h．则这种光波光子的能量为_____，在距离灯泡d处垂直于光的传播方向S面积上，单位时间内通过的光子数目为________．
12．①图1是两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图，其中两种温度大小关系为T1_____
T2；
②在光电效应实验中，某同学用三种入射光(甲光、乙光、丙光)照射同一光电管得到了三条光电流与电压之间的关系曲线，如图2所示．则可判断出甲光照射下逸出的光电子最大初动能______丙光照射下逸出的光电子最大初动能（选填“大于“小于”或“等于”）
13．用功率P0=1W的光源，照射离光源3m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长为589nm的单色光，求：1s内打到金属1m2面积上的光子数。
14．一定功率的小灯泡发出的光向四周均匀辐射，平均波长为，在距离d处，每秒种落在垂直于光线方向、面积为S的球面上的光子数为N，普朗克常量为h，小灯泡的发光频率为多大？
参考答案
1．D
【解析】
A．物体的质量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故A错误；
B．物体的动量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故B错误；
C．导体中的电流的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故C错误；
D．东北虎的个数的数值的数量只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的，故D正确。
故选D。
2．A
【解析】
物体的带电荷量只能是元电荷的整数倍，所以物体的带电荷量是量子化的．故A正确；物体的质量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．故B错误；物体的动量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．故C错误；学生的温度的数值的数量也能取分数或小数，因而是连续的，不是量子化的．故D错误．故选A.
3．C
【解析】
A．一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况等因素有关，故A错误；
B．黑体可以完全吸收电磁波而不发生反射，同时自身可以有较强的辐射，所以看上去不一定是黑的，故B错误；
C．根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度有一个极大值，故C正确；
D．根据黑体辐射实验规律可知，黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较小的方向移动，故D错误。
故选C。
4．A
【解析】
根据可知，光子的能量与频率成正比，波长成反比；光子的速度为c，为定值；
故选A.
5．A
【解析】
光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W灯泡每秒产生光能，设灯泡每秒发出的能量子数为n，则能量为
在以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数
个个
故A正确。
故选A。
6．ACD
【解析】
微波是电磁波中按波长分类波长较小的一种，微波是指波长在到之间的电磁波，故A正确．电磁波的传播不需要介质，故B错误，C正确．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故D正确．
7．ACD
【解析】
A根据热辐射定义知,
一切物体都在辐射电磁波，故A符合题意；
BC.根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，故B不符合题意、C符合题意；
D.根据黑体定义知黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，故D符合题意。
8．BC
【解析】
A．物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，故A错误；
BC．铁块呈现黑色，是由于它的辐射强度的极大值对应的波长段在红外部分，甚至波长更长，说明它的温度不太高，当铁块的温度较高时铁块呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强，故BC正确；
D．太阳早、晚时分呈现红色，而中午时分呈现白色，是大气吸收与反射了部分光的原因，不能说明中午时分太阳温度最高，D错误。
故选BC。
9．BCD
【解析】
A．物体在室温下辐射的主要成分是波长较长的电磁波以不可见的红外光为主，故A错误；
B．随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多，故B正确；
C．给一块铁块加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，故C正确；
D．辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性，故D正确。
故选BCD。
10．AD
【解析】
AB．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，故A正确，B错误；
C．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C错误；
D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，故D正确。
故选AD。
11．
【解析】
[1]．由得光波子能量；
[2]．在距离灯泡d处垂直于光的传播方向S面积能量，所以单位时间内通过的光子数为
12．①
大于
②小于
【解析】
（1）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，并且向波长较短的方向移动，根据图象知；
（2）甲光的截止电压小于丙光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，故填“小于”．
13．个
【解析】?离光源3m处的金属板每1s内单位面积上接受的光能为
因为每个光子的能量为
所以单位时间内打到金属板上单位面积的光子数为个
14．
【解析】
设灯泡的功率为P，距离灯泡d处单位面积的功率
根据能量守恒
联立解得6.2量子世界
跟踪训练（含解析)
1．“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v的电磁波，且与U成正比，即v
=
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为机理，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．2eh
D．
2．科学家设想在未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船．设某飞船所在地每秒每单位面积接收的光子数为n，光子平均波长为，太阳帆板面积为S，反射率为100%，光子动量．设太阳光垂直射到太阳帆板上，飞船总质量为m，则飞船加速度的表达式为（
）
A．
B．
C．
D．
3．下列有关说法正确的是（
）
A．爱因斯坦在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
B．玻尔最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应
C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想
D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
4．两束可见光的波长分别为和，其中．则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为和的光所对应的物理量）（
）
A．这两束光的光子的动量
B．这两束光的光子的能量
C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压
D．这两束光均能使某金属发生光电效应，逸出光电子的最大初动能之比
5．2019年5月20日是第20个“世界计量日”，当日，第26届国际计量大会通过的关于国际单位制（SI）基本单位变革的决议生效实施。第26届国际度量衡大会上，重新定义了千克。新定义以普朗克常数为基准，从而使1千克脱离了实际物体。其中h是普朗克常量，关于h的单位，用国际单位制的基本单位表示，正确的是
A．J?s
B．J/s
C．kg·m2/s
D．Kg·m2·s3
6．某半导体激光器发射波长为1.5×10－6
m，功率为5.0×10－3
W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10－7
m，普朗克常量h＝6.63×10－34
J·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1.3×10－13
J
D．光子数约为每秒3.8×1017个
7．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．以下符合史实的是（
）
A．法拉第发现了电流磁效应的规律
B．普朗克把“能量子”概念引入物理学
C．汤姆孙提出了原子的核式结构模型
D．玻尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
8．关于黑体辐射的强度与波长的关系,如图正确的是( )
A．
B．
C．D．
9．如图所示为、温度时的黑体辐射强度与波长的关系，则两温度的关系为（
）
A．
B．
C．
D．无法确定
10．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是（
）
A．
B．
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
11．下列说法正确的是（
）
A．黑体辐射的实验规律可用经典的电磁学理论解释
B．光电效应显示了光的粒子性
C．康普顿效应显示了光的波动性
D．电子的衍射实验说明了实物粒子也具有波动性
12．下列叙述正确的是
A．一切物体都在辐射电磁波，电磁波具有能量
B．光是一种电磁波
C．普朗克提出了能量子假说
D．自然界的能量守恒，不同形式的能可互相转化，所以不需要节约能源
13．黑体辐射的实验规律如图所示，由下图可知( )
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
14．下列说法正确的是( )
A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射
C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍
D．普朗克最先提出了能量子的概念
15．关于近代物理学，下列图象在描述现象中，解释正确的是（ ）
A．如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动（已知T1
＞T2）
B．如图乙所示，发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能也就越大
C．如图丙所示，金属的遏制电压Uc与入射光的频率v的图象中，该直线的斜率为
D．同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线：甲光、乙光、丙光，如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为v甲=v乙＜v丙
参考答案
1．B
【解析】
根据题中给出的v=kU，和普朗克能量子E=hv可知E=hKU，则k=，再根据电流做功W=UIt=qU，k=，选B．另外本题也可根据单位制判断，由v=kU可得k的单位为，B选项中的单位为，所以B正确．
2．D
【解析】
时间内太阳帆板接收的光子数为
这些光子的总动量大小
反射后光子的总动量大小
则飞船所受力
联立得
由牛顿第二定律得
故D正确。
故选D。
3．C
【解析】
A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；
B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象，故B错误；
C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的行射实验证实了他的猜想，故C正确；
D．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故D错误。
故选C。
4．B
【解析】
A．由光子的动量，可知，故A错误；
B．由可知，两种光子的频率关系为，根据可得光子的能量，故B正确；
C．两束光都能使某种金属发生光电效应，由光电效应方程，可知频率越大的光对应的光电子的最大初动能越大，又由，可知最大初动能越大，遏止电压越大，所以遏止电压，故C错误；
D．根据光电效应方程，和可知，
故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
AB．J不是国际单位制的基本单位，故AB错误；
CD．根据E=hv解得：
则
h的单位是
故C正确，D错误。
6．B
【解析】
AB．该激光的波长比可见光的波长长，属于红外线．故A错误，B正确．
C．光子能量
E＝h＝6.63×10﹣34×J＝1.326×10﹣19
J．故C错误．
D．每秒钟发出的光子数
n＝＝≈3.8×1016个．故D错误．
7．B
【解析】
A．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象．故A不符合题意．
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．故B符合题意．
C．卢瑟福提出了原子的核式结构模型．故C不符合题意．
D．贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象．故D不符合题意．
8．B
【解析】
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正确，ACD错误．
点晴：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．
9．B
【解析】
根据黑体辐射的实验规律可知，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，所以。
A.
与分析结果不符，故A不符合题意；
B.
与分析结果相符，故B符合题意；
C.
与分析结果不符，故C不符合题意；
D.
无法确定与分析结果不符，故D不符合题意；
10．AD
【解析】
AB．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1＞T2，故A正确，B错误；
C．向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，故C错误；
D．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，故D正确．
11．BD
【解析】
A．黑体辐射的实验规律不能用经典的电磁学理论解释，可用量子理论来解释，故A错误；
BC．光电效应和康普顿效应都说明了光具有粒子性，故B正确，C错误；
D．利用晶体做电子衍射实验，得到了电子的衍射图谱，证实了实物粒子具有波动性，故D正确。
故选BD。
12．ABC
【解析】
A．一切物体都在辐射电磁波，电磁波具有能量，选项A正确；
B．光是一种电磁波，选项B正确；
C．普朗克提出了能量子假说，选项C正确；
D．自然界的能量守恒，但能直接应用的能源使用后品质降低，不能直接应用，所以可利用能源越来越少，需要节约能源，故D错误。
13．AC
【解析】
从图中可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故本题选AC．
14．BCD
【解析】
A.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情况只与温度有关；故A错误；
B.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射，故B正确；
C.根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍，故C正确；
D.
普朗克最先提出了能量子的概念，选项D正确.
15．CD
【解析】
随温度的升高，相同波长的光辐射强度和辐射强度的极大值都发生变化，根据甲图即可知其变化情况；发生光电效应时，根据光电效应方程和能量守恒定律可解。
【详解】
A．由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，辐射强度的极大值向波长较小方向移动，故A错误；
B．根据光电效应方程有：，可知光电子的最大初动能与光的强度无关，故B错误；
C．根据光电效应方程有
，根据能量守恒定律得：，
联立得：eUC=hv﹣W0，
即：
，
可知，该直线的斜率为，故C正确；
D．根据，由图知丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，所以甲光、乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，故D正确。
【点睛】
本题主要考查了原子物理中的黑体辐射和光电效应现象，较为简单。
