四川省通江县永安中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：4.1量子概念的诞生 课时作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省通江县永安中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：4.1量子概念的诞生 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 215.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 13:17:44 | ||
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文档简介
4.1量子概念的诞生
1．由于内部发生激烈的热核聚变，太阳每时都在向各个方向产生电磁辐射，若忽略大气的影响，在地球上垂直于太阳光的每平方米的截面上，每秒钟接收到的这种电磁辐射的总能量约为1.4×103J。已知：日地间的距离R=1.5×1011m，普朗克常量h=6.6×10﹣34J?s。假如把这种电磁辐射均看成由波长为0.55μm的光子组成的，那么，由此估算太阳每秒钟向外辐射的光子总数的数量级约为（ ）
A．1045
B．1041
C．1035
D．1030
2．下列描绘三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．
3．在自然界生态系统中，蛇与老鼠等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，它通过接收热辐射来发现老鼠的存在．假设老鼠的体温约为37
℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmax，根据热辐射的理论，λmax与辐射源的绝对温度T(T＝t＋273
K)的关系近似为λmaxT＝2.90×10－3m·K．则老鼠发出的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
4．右图为黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象可以看出，随着温度的升高，则(
)
A．各种波长的辐射强度都有减少
B．只有波长短的辐射强度增加
C．辐射电磁波的波长先增大后减小
D．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
5．以下宏观概念中，属于“量子化”的是
A．物体的长度
B．物体所受的重力
C．物体的动能
D．人的个数
6．太阳发生核反应时会放出大量中微子及能量．假设太阳释放的能量是由“燃烧氢”的核反应提供，式中v为中微子，这一核反应平均每放出2个中微子相应释放28MeV的能量．已知太阳每秒约辐射2.8×1039MeV的能量，地球与太阳间的距离约为1.5×1011m，则地球表面与太阳光垂直的每平方米面积上每秒接收到中微子数目的数量级为（ ）
A．1011
B．1014
C．1017
D．1020
7．第26届国际计量大会通过决议，正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义，于2019年5月20日起正式生效。比如，“千克”不再以具体实物的质量定义，而将以量子力学中的普朗克常数为基准，经过一系列物理换算，算出质量。与普朗克常数相关的表达式如物质波波长：。下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常数单位的是
A．
B．
C．
D．
8．下列说法中正确的是（ ）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关
B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩钍
C．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定
D．放射同位素经、衰变会生成，其中经过了3次衰变和2次衰变
9．下列说法符合事实的是（ ）
A．瑞利研究黑体辐射的强度，并提出了能量量子化
B．密立根通过著名的“油滴实验”发现电荷是量子化的
C．玻尔研究原子结构时认为电子的轨道是量子化的
D．卢瑟福研究原子结构时认为原子的能量是量子化的
10．下列有关黑体的说法，正确的有
A．黑体并不向外辐射电磁波
B．普朗克提出能量子假说能够很好的解释黑体辐射规律
C．温度升高，各种波长的辐射强度都减小
D．温度升高，黑体辐射强度极大值向波长较短的方向移动
11．关于光的波粒二象性的理解正确的是
（
）
A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．高频光是粒子，低频光是波
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
12．一灯泡的电功率为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________．
13．生活中很多地方杀毒都用到紫外线，紫外线的波长范围大致是100nm﹣400nm
．
100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值是多少？
14．有一真空中波长为6×10﹣7m的单色光，普朗克常量为6.63×10﹣34J?s求此:
(1)单色光的频率；
(2)单色光的的1个光子的能量．
参考答案
1．A
【解析】
设地面上lm2的面积上每秒接受的光子数为n，则有
pt=nh
代入数据解得
n=3.87×1021个/m2.
设想一个以太阳为球心，以日地间距离R为半径的大球面包围着太阳，大球面接受的光子数即太阳辐射的全部光子数，则所求的可见光光子数为
N=n4πR2=3.87×1021×4×3.14×（1.5×1011）2≈1×1045
故A正确，BCD错误。
2．B
【解析】
AD.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，AD错误；
BC.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，C错误B正确；
3．B
【解析】
体温为37
℃，热力学温度，据可得：．故B项正确，ACD三项错误．
4．D
【解析】
由图象可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故AB错误，D正确．随着温度的升高，黑体的辐射增强，波长变短，频率增大，故C错误．故选D．
点睛：通过黑体辐射的强度与波长的关系图象，考生应牢记两大特点：①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加；②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．
5．D
【解析】
人数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．故只有D正确；
故选D.
6．B
【解析】
由题中条件可算得太阳每秒放出2×＝2×1038个中微子，中微子向四面八方辐射，成球面形状分布，地表上每平方米每秒可接收到的数目为，故B正确，ACD错误．故选B．
7．B
【解析】
根据公式可得h=λP，因波长单位是m，动量单位是kg?m/s，那么普朗克常量h单位：m?kg?m/s=kg?m2/s=kg?m/s2?m?s=N?m?s=J?s=A2?Ω?s2，故B正确，ACD错误。
8．D
【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情况只与温度有关，故A错误；钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5个半衰期，1g钍经过120天后还剩，故B错误；比结合能越大，原子核越稳定，越牢固，故C错误；钍衰变成氡，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变，故D正确。
9．BC
【解析】
A.普朗克研究黑体辐射的强度，并提出了能量量子化，A错误；
B.密立根通过著名的油滴实验发现电荷是量子化的，并测出了电子的电量，B正确；
C.波尔研究原子结构时认为电子的轨道是量子化的补兵首先将量子化理论引入到原子物理学中，C正确；
D.卢瑟福研究原子结构时仅仅是提出来电子绕原子核做圆周运动，没有引入量子化理论，D错误。
10．BD
【解析】
A．如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射，这种物体就叫做黑体；黑体可以辐射出任何频率的电磁波，选项A错误.
B．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B正确．
CD．当黑体温度升高时，辐射的各个频率的部分的强度均变大，同时辐射强度极大值向波长较短的方向移动，选项C错误，D正确．
11．AD
【解析】
ABD．光同时具备波的性质和粒子的性质，大量光子表现出波动性，个别光子表现为粒子性，故AD正确B错；
C．波长越大、频率越小波动性越明显，而不是说其是波，故C错；
12．
【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
13．100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值分别是19.9X10-17J和4.98X10-17J
【解析】
由，100nm电磁波辐射的能量子ε的值：E1＝6.626×10?34×≈19.9×10?17J；400nm电磁波辐射的能量子ε的值：E2＝6.626×10?34×≈4.98×10?17J．
14．(1)f=5×1014Hz
(2)
E=3.3×10﹣19J
【解析】
（1）光在真空中传播速度为c=3×108m/s，而波长与频率的关系是c=λf，由此式可求得频率f．
（2）光子能量公式E=hf．
【详解】
（1）由c=λf，得
（2）1个光子的能量E=hf=6.63×10-34×5×1014J=3.3×10-19J
1．由于内部发生激烈的热核聚变，太阳每时都在向各个方向产生电磁辐射，若忽略大气的影响，在地球上垂直于太阳光的每平方米的截面上，每秒钟接收到的这种电磁辐射的总能量约为1.4×103J。已知：日地间的距离R=1.5×1011m，普朗克常量h=6.6×10﹣34J?s。假如把这种电磁辐射均看成由波长为0.55μm的光子组成的，那么，由此估算太阳每秒钟向外辐射的光子总数的数量级约为（ ）
A．1045
B．1041
C．1035
D．1030
2．下列描绘三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．
3．在自然界生态系统中，蛇与老鼠等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，它通过接收热辐射来发现老鼠的存在．假设老鼠的体温约为37
℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmax，根据热辐射的理论，λmax与辐射源的绝对温度T(T＝t＋273
K)的关系近似为λmaxT＝2.90×10－3m·K．则老鼠发出的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
4．右图为黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象可以看出，随着温度的升高，则(
)
A．各种波长的辐射强度都有减少
B．只有波长短的辐射强度增加
C．辐射电磁波的波长先增大后减小
D．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
5．以下宏观概念中，属于“量子化”的是
A．物体的长度
B．物体所受的重力
C．物体的动能
D．人的个数
6．太阳发生核反应时会放出大量中微子及能量．假设太阳释放的能量是由“燃烧氢”的核反应提供，式中v为中微子，这一核反应平均每放出2个中微子相应释放28MeV的能量．已知太阳每秒约辐射2.8×1039MeV的能量，地球与太阳间的距离约为1.5×1011m，则地球表面与太阳光垂直的每平方米面积上每秒接收到中微子数目的数量级为（ ）
A．1011
B．1014
C．1017
D．1020
7．第26届国际计量大会通过决议，正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义，于2019年5月20日起正式生效。比如，“千克”不再以具体实物的质量定义，而将以量子力学中的普朗克常数为基准，经过一系列物理换算，算出质量。与普朗克常数相关的表达式如物质波波长：。下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常数单位的是
A．
B．
C．
D．
8．下列说法中正确的是（ ）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关
B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩钍
C．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定
D．放射同位素经、衰变会生成，其中经过了3次衰变和2次衰变
9．下列说法符合事实的是（ ）
A．瑞利研究黑体辐射的强度，并提出了能量量子化
B．密立根通过著名的“油滴实验”发现电荷是量子化的
C．玻尔研究原子结构时认为电子的轨道是量子化的
D．卢瑟福研究原子结构时认为原子的能量是量子化的
10．下列有关黑体的说法，正确的有
A．黑体并不向外辐射电磁波
B．普朗克提出能量子假说能够很好的解释黑体辐射规律
C．温度升高，各种波长的辐射强度都减小
D．温度升高，黑体辐射强度极大值向波长较短的方向移动
11．关于光的波粒二象性的理解正确的是
（
）
A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．高频光是粒子，低频光是波
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
12．一灯泡的电功率为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________．
13．生活中很多地方杀毒都用到紫外线，紫外线的波长范围大致是100nm﹣400nm
．
100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值是多少？
14．有一真空中波长为6×10﹣7m的单色光，普朗克常量为6.63×10﹣34J?s求此:
(1)单色光的频率；
(2)单色光的的1个光子的能量．
参考答案
1．A
【解析】
设地面上lm2的面积上每秒接受的光子数为n，则有
pt=nh
代入数据解得
n=3.87×1021个/m2.
设想一个以太阳为球心，以日地间距离R为半径的大球面包围着太阳，大球面接受的光子数即太阳辐射的全部光子数，则所求的可见光光子数为
N=n4πR2=3.87×1021×4×3.14×（1.5×1011）2≈1×1045
故A正确，BCD错误。
2．B
【解析】
AD.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，AD错误；
BC.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，C错误B正确；
3．B
【解析】
体温为37
℃，热力学温度，据可得：．故B项正确，ACD三项错误．
4．D
【解析】
由图象可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故AB错误，D正确．随着温度的升高，黑体的辐射增强，波长变短，频率增大，故C错误．故选D．
点睛：通过黑体辐射的强度与波长的关系图象，考生应牢记两大特点：①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加；②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．
5．D
【解析】
人数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．故只有D正确；
故选D.
6．B
【解析】
由题中条件可算得太阳每秒放出2×＝2×1038个中微子，中微子向四面八方辐射，成球面形状分布，地表上每平方米每秒可接收到的数目为，故B正确，ACD错误．故选B．
7．B
【解析】
根据公式可得h=λP，因波长单位是m，动量单位是kg?m/s，那么普朗克常量h单位：m?kg?m/s=kg?m2/s=kg?m/s2?m?s=N?m?s=J?s=A2?Ω?s2，故B正确，ACD错误。
8．D
【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情况只与温度有关，故A错误；钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5个半衰期，1g钍经过120天后还剩，故B错误；比结合能越大，原子核越稳定，越牢固，故C错误；钍衰变成氡，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变，故D正确。
9．BC
【解析】
A.普朗克研究黑体辐射的强度，并提出了能量量子化，A错误；
B.密立根通过著名的油滴实验发现电荷是量子化的，并测出了电子的电量，B正确；
C.波尔研究原子结构时认为电子的轨道是量子化的补兵首先将量子化理论引入到原子物理学中，C正确；
D.卢瑟福研究原子结构时仅仅是提出来电子绕原子核做圆周运动，没有引入量子化理论，D错误。
10．BD
【解析】
A．如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射，这种物体就叫做黑体；黑体可以辐射出任何频率的电磁波，选项A错误.
B．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B正确．
CD．当黑体温度升高时，辐射的各个频率的部分的强度均变大，同时辐射强度极大值向波长较短的方向移动，选项C错误，D正确．
11．AD
【解析】
ABD．光同时具备波的性质和粒子的性质，大量光子表现出波动性，个别光子表现为粒子性，故AD正确B错；
C．波长越大、频率越小波动性越明显，而不是说其是波，故C错；
12．
【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
13．100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值分别是19.9X10-17J和4.98X10-17J
【解析】
由，100nm电磁波辐射的能量子ε的值：E1＝6.626×10?34×≈19.9×10?17J；400nm电磁波辐射的能量子ε的值：E2＝6.626×10?34×≈4.98×10?17J．
14．(1)f=5×1014Hz
(2)
E=3.3×10﹣19J
【解析】
（1）光在真空中传播速度为c=3×108m/s，而波长与频率的关系是c=λf，由此式可求得频率f．
（2）光子能量公式E=hf．
【详解】
（1）由c=λf，得
（2）1个光子的能量E=hf=6.63×10-34×5×1014J=3.3×10-19J