高中物理人教版5第十七章波粒二象性1能量量子化 課時(shí)訓(xùn)練6能量量子化

課時(shí)訓(xùn)練6能量量子化題組一黑體與黑體輻射規(guī)律1.黑體輻射電磁波的波長(zhǎng)分布的影響因素是()A.溫度B.材料C.表面狀況 D.以上都正確解析:根據(jù)黑體輻射電磁波的波長(zhǎng)分布的決定因素知,其只與溫度有關(guān)。答案:A2.(多選)下列敘述正確的是()A.一切物體都在輻射電磁波B.一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān)D.黑體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波解析:根據(jù)熱輻射的定義,A項(xiàng)正確;根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知,一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外,還與材料種類和表面狀況有關(guān),而黑體輻射只與黑體的溫度有關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;根據(jù)黑體的定義知D項(xiàng)正確。答案:ACD3.關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí),下列說法正確的是()A.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān),與材料的種類及表面狀況無關(guān)D.如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,最終不能從小孔射出,這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體解析:黑體自身輻射電磁波,不一定是黑的,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;小孔只吸收電磁波,不反射電磁波,因此是小孔成了一個(gè)黑體,而不是空腔,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:C4.(多選)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示,據(jù)此以下判斷正確的是()A.在同一溫度下,波長(zhǎng)越短的電磁波輻射強(qiáng)度越大B.在同一溫度下,輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長(zhǎng)不是最大的,也不是最小的,而是處在最大與最小波長(zhǎng)之間C.溫度越高,輻射強(qiáng)度的極大值就越大D.溫度越高,輻射強(qiáng)度最大的電磁波的波長(zhǎng)越短解析:根據(jù)題圖中黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系知選項(xiàng)B、C、D正確。答案:BCD題組二普朗克能量量子化假設(shè)5.以下宏觀概念,是“量子化”的是()A.木棒的長(zhǎng)度 B.物體的質(zhì)量C.物體的動(dòng)量 D.學(xué)生的個(gè)數(shù)解析:所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的,一份一份的。故正確選項(xiàng)為D。答案:D6.二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長(zhǎng)波輻射,這種長(zhǎng)波輻射的波長(zhǎng)范圍約是×10-3~×10-3m,相應(yīng)的頻率范圍是,相應(yīng)的光子能量的范圍是,“溫室效應(yīng)”使大氣全年的平均溫度升高,空氣溫度升高,從微觀上看就是空氣中分子的。(已知普朗克常量h=×10-34J·s,真空中的光速c=×108m/s。結(jié)果取兩位有效數(shù)字)

解析:由c=λν得ν=。則求得頻率范圍為×1011~×1011Hz。又由ε=hν得能量范圍為×10-22~×10-22J。溫度越高,分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也越大。答案:×1011~×1011Hz×10-22~×10-22J平均動(dòng)能增大7.人眼對(duì)綠光較為敏感,正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530nm的綠光時(shí),只要每秒鐘有6個(gè)光子射入瞳孔,眼睛就能察覺。普朗克常量為×10-34J·s,光速為3×108m/s。人眼能察覺到綠光時(shí)所接收到的最小功率為多少?解析:因每秒鐘有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔眼睛就能察覺,所以察覺綠光所接收的最小的功率P=6ε=6hν=6h,代入數(shù)據(jù)解得P=×10-18W。答案:×10-18W8.在自然界生態(tài)系統(tǒng)中,蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈,在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用。蛇是老鼠的天敵,它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的。假設(shè)老鼠的體溫約為37℃,它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為λm。根據(jù)熱輻射理論,λm與輻射源的絕對(duì)溫度T的關(guān)系近似為Tλm=×10-3m·K。(1)老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為()mmm m(2)老鼠發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射屬于()A.可見光波段 B.紫外波段C.紅外波段 射線波段解析:(1)老鼠的體溫T=(273+37)K=310K,由題設(shè)條件λm與T的近似關(guān)系式:Tλm=×10-3m·K,得λm=m≈×10-6m,B正確。(2)可見光的波長(zhǎng)范圍為×10-7~×10-7m,λm大于此范圍上限,所以屬于紅外線,C正確。也可根據(jù)老鼠的體溫不高不能輻射可見光進(jìn)行判斷。答案:(1)B(2)C(建議用時(shí):30分鐘)1.一束紅光從空氣射入折射率為的玻璃,則這束紅光的能量子將()A.變小B.變大C.不變D.不能確定解析:光的能量子ε=hν,光從空氣射入玻璃后頻率并不改變,因此該題選C。答案:C2.(多選)對(duì)宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)的說法中正確的是()A.微波是指波長(zhǎng)在10-3m到10m之間的電磁波B.微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播C.黑體的熱輻射實(shí)際上是電磁輻射D.普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說解析:微波是一種電磁波,傳播不需要介質(zhì),B錯(cuò)誤。答案:ACD3.(多選)以下關(guān)于輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的說法中正確的是()A.物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長(zhǎng)的電磁波B.當(dāng)鐵塊呈現(xiàn)黑色時(shí),說明它的溫度不太高C.當(dāng)鐵塊的溫度較高時(shí)會(huì)呈現(xiàn)赤紅色,說明此時(shí)輻射的電磁波中該顏色的光強(qiáng)度最強(qiáng)D.太陽早、晚時(shí)分呈現(xiàn)紅色,而中午時(shí)分呈現(xiàn)白色,說明中午時(shí)分太陽溫度最高解析:由輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化關(guān)系圖知,隨著溫度的升高,各種波長(zhǎng)的波的輻射強(qiáng)度都增加,而熱輻射不是僅輻射一種波長(zhǎng)的電磁波,故選項(xiàng)B、C正確。答案:BC4.單色光從真空射入玻璃時(shí),它的()A.波長(zhǎng)變長(zhǎng),速度變小,光子能量變小B.波長(zhǎng)變短,速度變大,光子能量變大C.波長(zhǎng)變長(zhǎng),速度變大,光子能量不變D.波長(zhǎng)變短,速度變小,光子能量不變解析:因?yàn)楣獾念l率不變,光子的能量不變;再根據(jù)折射率n=可知,光的速度變小,波長(zhǎng)變短。答案:D5.下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中,符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()解析:隨溫度的升高各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加,且圖線的峰值向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)。答案:A6.(多選)一激光器發(fā)光功率為P,發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ,若在真空中速度為c,普朗克常量為h,則下列敘述正確的是()A.該激光在真空中的波長(zhǎng)為nλB.該激光的頻率為C.該激光器在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為D.該激光器在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為解析:由n=知激光在介質(zhì)中傳播的速度v=,在真空中的波長(zhǎng)λ真==nλ,故A正確。頻率ν=,故B錯(cuò)誤。在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量E=Pt,每個(gè)能量子ε=hν=h,故在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為,故C正確,D錯(cuò)誤。答案:AC7.“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成。若在結(jié)兩端加恒定電壓U,則它會(huì)輻射頻率為ν的電磁波,且ν與U成正比,即ν=kU。已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān)。你可能不了解此現(xiàn)象的機(jī)理,但仍可運(yùn)用物理學(xué)中常用的方法,在下列選項(xiàng)中,推理判斷比例系數(shù)k的值可能為()A. B. D.解析:根據(jù)物理單位知識(shí),表達(dá)式及變形式兩側(cè)單位是一致的,由本題中涉及的物理量:ν、U、e、h及與其有聯(lián)系的能量表達(dá)式E=hν①,E=Ue②,由①②得h的單位與的單位相同,即h單位可用V·C·s表示,題中ν=kU,即k=③,單位可用表示,選項(xiàng)B中單位等效于,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。答案:B8.光是一種電磁波,可見光的波長(zhǎng)的大致范圍是400~700nm。求400nm、700nm電磁輻射的能量子的值各是多少?解析:根據(jù)公式ν=和ε=hν可知:400nm對(duì)應(yīng)的能量子ε1=h=×10-34×J=×10-19J。700nm對(duì)應(yīng)的能量子ε2=h=×10-34×J=×10-19J。答案:×10-19J×10-19J9.小燈泡的功率P=1W,設(shè)其發(fā)光向四周均勻輻射,平均波長(zhǎng)λ=10-6m,求在距離d=×104m處,每秒鐘落在垂直于光線方向面積為1cm2上的光子數(shù)是多少?