高中物理5 能量量子化练习题

课时分层作业(二十)　能量量子化

(时间：25分钟　分值：50分)

一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)

1．(多选)以下关于辐射强度与波长的关系的说法正确的是(　　)

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

BC　[由辐射强度随波长变化关系图知：随着温度的升高各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波。故B、C项正确。]

2．(多选)对于黑体辐射的实验规律正确的有(　　)

A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加

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．黑体辐射的强度与波长无关

D．黑体辐射无任何实验规律

AB　[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有增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。]

3．热辐射是指所有物体都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由Mλ­λ图线可知，同一物体在不同温度下  (　　)

A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同

B．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的

C．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小

D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动

D　[由Mλ­λ图线可知，对于同一物体，随着温度的升高，一方面，各种波长电磁波的辐射强度都有所增加，向外辐射的电磁波的总能量增大；另一方面，辐射强度的极大值向短波方向移动，波长范围增大。选项D正确，A、B、C错误。]

4．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他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，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmin。根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλmin＝2.90×10－3 m·K。则老鼠发出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

B　[由Tλmin＝2.90×10－3 m·K可得，老鼠发出最强的热辐射的波长为λmin＝ m＝ m＝9.4×10－6 m，B正确。]

5．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为(　　)

A．  B.

C． D．λPhc

A　[每个光量子的能量ε＝hν＝，每秒钟发射的总能量为P，则n＝＝。]

6．两束能量相同的色光，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在物体表面上的光子数之比为4∶5，则这两束光的光子能量和波长之比为(　　)

A．4∶5　4∶5 B．5∶4　4∶5

C．5∶4　5∶4 D．4∶5　5∶4

B　[由E＝nε知，能量相同时n与ε成反比，所以光子能量比为5∶4。又根据ε＝hν＝h，所以波长之比为4∶5。]

二、非选择题(本题共2小题，共14分)

7．(6分)光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm。400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)

[解析]　根据公式ν＝和ε＝hν可知：

400 nm对应的能量子ε1＝h＝6.63×10－34× J≈4.97×10－19 J

700 nm对应的能量子ε2＝h＝6.63×10－34× J≈2.84×10－19 J。

[答案]　4.97×10－19 J　2.84×10－19 J

8．(8分)小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6 m，求在距离d＝1.0×104 m处，每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1 cm2的球面上的光子数是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)

[解析]　每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1 J

1个光子的能量：

ε＝hν＝＝ J＝1.989×10－19 J

小灯泡每秒钟辐射的光子数：

n＝＝≈5×1018(个)

距离小灯泡d的球面面积为：

S＝4πd2＝4π×(1.0×104)2 m2＝1.256×109 m2＝1.256×1013 cm2

每秒钟射到1 cm2的球面上的光子数为：

N＝＝≈3.98×105(个)。

[答案]　3.98×105(个)