13.5能量量子化 同步练习—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

13.5能量量子化
同步练习
1．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（
）
A．物体的质量
B．物体所受的力
C．导体中的电流
D．东北虎的个数
2．下列关于能量量子化的说法，正确的是（　　）
A．能量子与电磁波的频率成反比
B．电磁波波长越长，其能量子越大
C．微观粒子的能量是不连续（分立）的
D．能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的
3．对黑体辐射的研究中，我们发现，物质吸收或发射能量是不连续的，于是提出能量量子化的理论，那么这位科学家是（　　）
A．牛顿
B．开普勒
C．普朗克
D．阿基米德
4．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是（
）
A．温度高的物体向外辐射电磁波，温度低的物体只吸收不辐射的电磁波
B．爱因斯坦为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”
C．黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温度有关
D．常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波
5．已知温度T1>T2，能正确反映黑体辐射规律的图像是（　　）
A．B．C．D．
6．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只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较长的方向移动
C．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
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
7．关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是（　　）
A．黑体是真实存在的
B．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
C．随着温度升高，黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱
D．黑体辐射无任何实验依据
8．四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是（　　）
A．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小
C．英国物理学家瑞利提出的辐射强度按波长分布的理论公式与实验相符
D．德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符
9．2020年为了做好疫情防控工作，很多场所都利用红外线测温枪对进出人员进行体温检测，红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便、防交叉感染（不用接触被测物体）的特点。下列说法中正确的是（　　）
A．红外测温枪利用了一切物体都在不停的发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大
B．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线
C．红外线也属于电磁波，其波长比红光短
D．爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点
10．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，如图所示为黑体辐射的实验规律图，下列说法正确的是（　　）
A．黑体热辐射的强度与波长无关
B．黑体热辐射只能是高温下才能进行，低温下不辐射
C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值
D．从图象看出随着温度的升高，各种波长的辐射强度是先增加后减小
11．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温为37℃，它发出的最强的热辐射的波长为，根据热辐射理论，与辐射源的绝对温度的关系近似为，普朗克常量。那么老鼠发出最强的热辐射的波长和老鼠发出的这种最强的热辐射每份能量子（又叫作光子）的能量分别是（　　）
A．
B．
C．
D．
12．“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　）
A．I增大，增大
B．I增大，减小
C．I减小，增大
D．I减小，减小
13．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
14．近年来军事行动中，士兵都使用“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为（
）
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．一切高温物体均在不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线
15．红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况．地球大气中的水气（H2O）、二氧化碳（CO2）能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收．图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为
A．2.5～3.5um
B．4～4.5um
C．5～7um
D．8～13um
16．两束能量相同的色光，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到物体表面的光子数之比为5：4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为
A．4：5　4：5
B．5：4　4：5
C．4：5　5：4
D．5：4　5：4
17．华为手机麒麟9000型芯片是5nm制作工艺，光刻机是芯片制造的核心设备之一。光刻机通过一系列的光源能量，将光束透射过画着线路图的掩模，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上，受到光线照射的部分，可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的电路图。芯片的制作过程需要用较大能量光子的光照射，应选用的光源是（　　）
A．波长长的光源
B．频率大的光源
C．强度小的光源
D．强度大的光源
18．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在两端加恒定电压，则它会辐射频率为的电磁波，且与成正比，即。已知比例系数仅与元电荷的2倍和普朗克常量有关，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，推理判断比例系数的值可能为（　　）
A．
B．
C．
D．
19．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
20．2019
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．
参考答案
1．D
【详解】
所谓“量子化”，一定是不连续的，是一份一份的，所以D正确；ABC错误；
故选D。
2．C
【详解】
A．由?=hν可知，能量子与电磁波的频率成正比，故A错误；
B．由可知，电磁波波长越长，其能量子越小，故B错误；
C．普朗克提出了量子假说，他认为，物质辐射（或吸收）的能量都是不连续的，是一份一份进行的，故C正确；
D．能量子假设是由普朗克最早提出来的，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故选C。
4．C
【详解】
温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波，选项A错误；普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”，选项B错误；黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温度有关，选项C正确；常温下我们看到物体是因为物体在不断反射可见光，不是物体辐射电磁波，选项D错误.
5．B
【详解】
由黑体辐射的规律，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，因T1＞T2，则ACD错误，B正确；
故选B。
6．C
【详解】
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；
B．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，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，故B错误；
C．普朗克引入能量子的概念得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验结果相符，故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D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．黑体并不是真实存在的，A错误；
B．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，B正确；
C．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，C错误；
D．黑体辐射是有实验依据的，D错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项A错误；
B．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，选项B错误；
CD．德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符，选项C错误，D正确。
故选D。
9．A
【详解】
AB．一切物体都在不停的发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大。红外线测温枪就是利用这一特点工作的，A正确，B错误；
C．红外线属于电磁波，波长比红光长，C错误；
D．普朗克在研究黑体辐射时，最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，D错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．黑体热辐射的强度与波长有关，故A错误；
B．任何温度下的物体都会发出一定的热辐射，B错误；
CD．根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，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C正确，D错误。
故选C。
11．B
【详解】
由题意
则
根据公式
故选B。
12．B
【详解】
黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。
故选B。
13．A
【详解】
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。
14．B
【详解】
一切物体均在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标，从而采取有效的行动.
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体，与结论不相符，选项A错误；
B．一切物体均在不停地辐射红外线，与结论相符，选项B正确；
C．一切高温物体均在不停地辐射红外线，与结论不相符，选项C错误；
D．
“红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线，与结论不相符，选项D错误；
15．D
【详解】
由图可知：水对电磁波吸收的波长范围为0-8，二氧化碳对电磁波吸收的波长范围为3-5和大于13的，所以能够通过大气层被遥感卫星接收的波长范围为8-13
16．C
【详解】
两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5：4，根据E=NE0可得光子能量之比为4：5；再根据，光子能量与波长成反比，故光子波长之比为5：4，故C正确，ABD错误．
17．B
【详解】
由光子的能量公式，即
可知，频率越大额光子能量越大，光子的能量与光子的强度无光，而根据公式
可得，波长越长，光子的频率越小，ACD错误，B正确。
故选B。
18．B
【详解】
根据公式
可知，比例系数的单位应该是
而的单位为，的单位为，故的单位应为
B正确，ACD错误。
故选B。
19．ACD
【详解】
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．
20．BCD
【详解】
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；