四川省合江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：4.1量子概念的诞生 同步练习（含解析）

4.1量子概念的诞生
1．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
2．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
3．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
4．一盏电灯发光功率为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
5．“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．
6．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
7．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
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．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
10．下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的（ ）
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加
B．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
C．黑体热辐射的强度与波长无关
D．黑体辐射无任何规律
11．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)

12．“神光Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ=0.35um的紫外激光，已知普朗克常量h=6.63×10-34J.s，则该紫外激光所含光子数为多少？
13．已知人眼瞳孔的直径为，一秒钟进入瞳孔个波长为的光子时就能引起视觉。若辐射功率为的点光源能发出波长为的光，则此光源能被人眼看到的最大距离是多少？
参考答案
1．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.
2．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。
3．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.
4．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。
5．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．
6．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。
7．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。
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．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．
10．AB
【解析】
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增加，选项A正确；
BCD.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，故B正确，CD错误．
11． 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
12．4.23×1021（个）
【解析】
一个紫外激光光子的能量，则该紫外激光所含光子数（个）.
13．
【解析】
每个能量子（光子）的能量为
点光源一秒钟辐射的光子数为
。
欲能引起视觉，有