人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化一课一练

能量量子化

　 (15分钟·30分)

一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)

1.“新冠肺炎”期间,很多地方用红外线热像仪监测人的体温,只要被测者从仪器前走过,便可知道他的体温是多少,关于其中原理,下列说法正确的是(　　)

A.人的体温会影响周围空气温度,仪器通过测量空气温度便可知道人的体温

B.仪器发出的红外线遇人反射,反射情况与被测者的温度有关

C.被测者会辐射红外线,辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关,温度高时辐射强且较短波长的成分大

D.被测者会辐射红外线,辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关,温度高时辐射强且较长波长的成分大

【解析】选C。根据辐射规律可知,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加;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。人的体温的高低,直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度,通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温,C正确。

2.下列叙述不正确的是(　　)

A.一切物体都在辐射电磁波

B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关

C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关

D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

【解析】选B。根据热辐射定义知A对;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体温度有关,B错、C对;根据黑体定义知D对,本题让选不正确的,故选B。

3.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

【解析】选A。每个光量子的能量ε=hν=,每秒钟发射的总能量为P,则n==。

4.以下关于光子说的基本内容,不正确的是(　　)

A.光子的能量跟它的频率有关

B.紫光光子的能量比红光光子的能量大

C.光子是具有质量、能量和体积的实物微粒

D.在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光子

【解析】选C。根据E=hν判断出光子的能量与光子的频率成正比关系,故A正确;在可见光的范围内,紫光的频率最大,而红光的频率最小,根据公式E=hν可得:紫光光子的能量大,故B正确;光子具有能量,但没有静止质量,也没有具体的体积,它不是实物微粒,故C错误;光是在空间传播的电磁波,是不连续的,是一份一份的能量,每一份叫作一个光子,故D正确。本题选择不正确的,故选C。

二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)

5.在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×10-7 m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s,计算结果保留一位有效数字)

【解析】光子的能量为:

ɛ=h=6.63×10-34× J=3.1×10-19 J。

每个脉冲中的光子数目为:

n==个=5×1016个

答案:5×1016个

(10分钟·20分)

6.(6分)(多选)关于黑体与黑体辐射,下列说法正确的是(　　)

A.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射

B.黑体辐射电磁波的强度与温度无关,只与材料的种类及表面情况有关

C.黑体辐射电磁波的强度仅与温度有关

D.带电微粒辐射和吸收的能量,只能是某一最小能量值的整数倍

【解析】选A、C、D。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正确;黑体辐射波长越短、温度越高则辐射越强,所以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,故B错误;根据黑体辐射实验的规律可知: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,故C正确; 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,带电微粒辐射和吸收的能量,只能是某一最小能量值的整数倍,故D正确。故选A、C、D。

7.(14 分)“神光Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2 400 J、波长为λ=0.35 μm的紫外激光。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则该紫外激光所含光子数为多少?

【解析】紫外激光能量子的值为

ε== J≈5.68×10-19 J。

则该紫外激光所含光子数

N==个≈4.23×1021个。

答案:4.23×1021个