高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步5 能量量子化课时作业

第三册   第十三章 电磁感应与电磁波初步

第5节 能量量子化

一、单选题

1．下列说法正确的是(    )

A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关

B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体看上去一定是黑的

C．在黑体辐射的实验规律图中，一定温度下，黑体辐射强度有一个极大值

D．在黑体辐射的实验规律图中，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动

【答案】C

【解析】A．一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况等因素有关，故A错误；

B．黑体可以完全吸收电磁波而不发生反射，同时自身可以有较强的辐射，所以看上去不一定是黑的，故B错误；

C．根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度有一个极大值，故C正确；

D．根据黑体辐射实验规律可知，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D错误。

故选C。

2．某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图甲所示，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系。下列说法正确的是(　　)

A．图甲中T1>T2

B．图乙中T1<T2

C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大

D．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动

【答案】D

【解析】AC．由图甲可知，温度为T2的图线中速率大分子占据的比例较大，则说明其对应的平均动能较大，故T2对应的温度较高，T1＜T2；温度升高使得气体分子的平均速率增大，不一定每一个气体分子的速率都增大，故AC错误；BD．由图乙可以看出，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，则T1>T2，故B错误，D正确。故选D。

3．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知，下列说法错误的是(　　)

A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加

B．随温度降低，各种波长的辐射强度都减弱

C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

【答案】D

【解析】黑体辐射的规律，随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。所以ABC正确，不符合题意；D错误，符合题意；

故选D。

4．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是(　　)

A．T1＜T2

B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大

C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低

D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动

【答案】D

【解析】A．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1>T2，故A错误；

B．由图像可知，同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间，故B错误；

C．由图像可知，黑体的辐射强度随着温度的升高而增大，故C错误；

Ｄ．有图可知，随着温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故D正确。

故选D。

5．下列有关说法正确的是(    )

A．爱因斯坦在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念

B．玻尔最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应

C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想

D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性

【答案】C

【解析】

【解析】A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；

B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象，故B错误；

C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的行射实验证实了他的猜想，故C正确；

D．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故D错误。

故选C。

6．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为(    )

A．个 B．个

C．个 D．个

【答案】A

【解析】光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W灯泡每秒产生光能，设灯泡每秒发出的能量子数为n，则能量为

在以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数

个个

故A正确。

故选A。

7．“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

【答案】B

【解析】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。

8．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中(    )

A．原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大

B．原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小

C．原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小

D．原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大

【答案】D

【解析】从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，能级增大，总能量增大，

根据知，电子的动能减小，则电势能增大．

A. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，与结论不相符，选项A错误；

B. 原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，与结论不相符，选项B错误；

C. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，与结论不相符，选项C错误；

D. 原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，与结论相符，选项D正确．

9．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10-34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　)

A．2.3×10-18 W B．3.8×10-19 W

C．7.0×10-10 W D．1.2×10-18 W

【答案】A

【解析】绿光光子能量

每秒钟最少有6个绿光的光子射入瞳孔才能被入察觉，所以

故选A。

10．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．  

【答案】B

【解析】由题意

则

根据公式

故选B。

11．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

【答案】C

【解析】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。

12．于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是(    )

A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关

B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射

C．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

D．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

【答案】A

【解析】A．一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，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，A错误；

B．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正确；

C．根据量子化的理论，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，C正确；

D．根据量子化的理论，黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，D正确。

故选A。

13．2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是(　　)

A．是计算机运算的一种程序 B．表示运算速度的一个单位

C．表示微观世界的不连续性观念 D．类似于质子、中子的微观粒子

【答案】C

【解析】量子是不可分割的最小的单元，体现了物质的不连续性，即通常所说的“量子化”。

故选C。

14．2020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

【答案】A

【解析】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。

15．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

【答案】B

【解析】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。

16．下列描绘两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．

【答案】A

【解析】BD．黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强大，所以BD错误；

AC．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，在以至更高温度时，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，所以C错误；A正确；

故选A。

17．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．

【答案】B

【解析】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。

18．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

【答案】D

【解析】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。

19．在物理学发展的过程中，许多科学家作出了突出贡献，下列说法正确的是(    )

A．爱因斯坦提出了能量子假说

B．麦克斯韦最早提出用电场线描述电场

C．赫兹最早用实验证实了电磁波的存在

D．法拉第发现了电流的磁效应

【答案】C

【解析】A．普朗克提出了能量子假说，故A错误；

B．法拉第最早提出用电场线描述电场，故B错误；

C．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹最早用实验证实了电磁波的存在，故C正确；

D．奥斯特相信电和磁之间可能存在着某种联系。他首先发现了电流的磁效应，突破了人们对电与磁认识的局限性，故D错误；

故选C。

二、多选题

20．自2020年1月以来，“新冠肺炎”席卷全国。“新冠肺炎”的典型症状就是持续发烧，因此测温是“新冠肺炎”防控的重要环节。为方便测温人们习惯采用如图所示的额温枪。额温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将额温枪放于距两眼中间部位5-6cm处，修正额头与实际体温的温差便能显示准确的体温。则以下说法正确的是(　　)

A．额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线存在差异

B．额温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒

C．红外线是波长比紫外线长的电磁波，它们都是横波

D．爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，并成功解释了光电效应现象

【答案】AC

【解析】A．额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线存在差异，所以A正确；

B．用于杀菌消毒的是紫外线，不是红外线，所以B错误；

C．红外线是波长比紫外线长的电磁波，它们都是横波，所以C正确；

D．普朗克最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，但是成功解释光电效应现象的是爱因斯坦，所以D错误。

故选AC。

21．下列叙述正确的是

A．一切物体都在辐射电磁波，电磁波具有能量

B．光是一种电磁波

C．普朗克提出了能量子假说

D．自然界的能量守恒，不同形式的能可互相转化，所以不需要节约能源

【答案】ABC

【解析】A．一切物体都在辐射电磁波，电磁波具有能量，选项A正确；

B．光是一种电磁波，选项B正确；

C．普朗克提出了能量子假说，选项C正确；

D．自然界的能量守恒，但能直接应用的能源使用后品质降低，不能直接应用，所以可利用能源越来越少，需要节约能源，故D错误．

22．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知(    )

A．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有所增加

B．随着温度降低，各种波长的辐射强度都有所增加

C．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

【答案】AD

【解析】AB．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，故A正确，B错误；

C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C错误；

D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，故D正确。

故选AD。

23．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知，下列说法错误的是(　  　)

A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加

B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加

C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

【答案】BD

【解析】随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

综上分析AC正确，不符合题意；BD错误，符合题意。

故选BD。

24．下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是(    )

A．一切物体都在辐射电磁波

B．一般物体辐射电磁波的强度与温度无关

C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

【答案】ACD

【解析】AB.我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射，故A正确，B错误；

C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C正确；

D．如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体，故D正确。

故选ACD。

25．关于对热辐射的认识，下列说法正确的是(  )

A．温度越高，物体辐射的电磁波越强

B．冷的物体只吸收电磁波

C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关

D．常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色

【答案】AD

【解析】AB．一切物体都在不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A正确，B错误；

C．对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关，C错误；

D．常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色，D正确。

故选AD。