2020-2021学年第十三章 电磁感应与电磁波初步5 能量量子化精练

这是一份2020-2021学年第十三章 电磁感应与电磁波初步5 能量量子化精练，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列说法错误的是( )
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子
B．普朗克为了解释黑体辐射规律，把能量子引入了物理学
C．德布罗意通过精确实验发现物质波的存在
D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
2．光在真空中传播，每份光子的能量取决于光的（ ）
A．振幅B．强弱C．频率D．速度
3．下列说法正确的是（ ）
A．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波
C．单个光子通过单缝后，底片上就会出现完整的衍射图样
D．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
4．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（ ）
A．黑体是黑色的，且其自身辐射电磁波
B．黑体辐射电磁波的强度与材料的种类及表面状况有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关
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
5．如图所示，a、b两种单色光平行地射到平行板玻璃，经玻璃后射出的光线分别为a′、b′，两者间距变窄．下列说法正确的是
A．光线a在玻璃中的折射率比光线b大
B．光线a在玻璃中的传播速度比光线b小
C．做双缝干涉实验时，用光线a产生的干涉条纹间距比b大
D．光线b比a容易产生明显的衍射现象
6．2020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
7．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）
A．根据α粒子散射实验数据可以估算原子核的半径大小
B．光的波长越长，其粒子性越显著；波长越短，其波动性越显著
C．当入射光照射某金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与人射光子的频率成正比
D．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射因此肉眼看不到黑体
8．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且与U成正比，即v = kU．已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象为机理，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k的值可能为
A．B．C．2ehD．
9．热辐射是指所有物体在一定的热辐射的温度下都要向外辐射电磁波的现象，辐射强度是 指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量.在研究某一 黑体热辐射时，得到了四种温度下黑体强度与波长的关系如图.图中横轴λ表示电磁波的 波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由辐射强度图线可知，同一黑体在不同 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总能量随温度升高而减小
C．辐射强度的极大值随温度升高而向长波方向移动
D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动
10．下列说法正确的是（ ）
A．为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了能量量子化
B．目前核电站多数是采用核聚变反应发电
C．氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，原子总能量增加
D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型
11．磁感应强度的单位是特斯拉（T），关于特斯拉与基本单位千克（kg）、秒（s）、安培（A）之间关系，下列描述正确的是（ ）
A．1T =1kg/（ A·s2）B．1T =1kg· s2/AC．1T =1kg/（A·s）D．1T =1kg·s/A
二、多选题
12．下列说法正确的是
A．天然放射现象说明原子核具有复杂的结构
B．一般材料的物体和黑体，辐射电磁波的情况都只与温度有关
C．卢瑟福的a粒子散射实验解释了原子光谱的线状特征
D．用a粒子、质子、中子甚至γ光子去轰击一些原子核，可以研究原子核的结构
13．下列说法中正确的有________。
A．黑体会吸收任何射向它的电磁波，而不向外辐射电磁波
B．光电效应中遏止电压与入射光的频率和阴极材料有关
C．经典物理学无法解释原子的稳定性，但可以解释原子光谱的分立特征
D．人工放射性同位素的半衰期一般比天然放射性物质短得多
14．波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有（ ）
A．光电效应现象揭示了光的粒子性
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．爱因斯坦首先提出了能量子假说
D．动能相等的质子和电子，电子的德布罗意波长长
三、解答题
15．阅读如下资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射与温度有关，因此被称为热辐射．热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中常量σ＝5．67×10－8 W/（m2·K4）．
在下面的问题中，把研究对象都简单地看成黑体。
有关数据及数学公式：太阳半径RS＝6．96×105 km，太阳表面温度T＝5 770 K，火星半径r＝3 395 km，球面积S＝4πR2，其中R为球的半径。
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10－7～1×10－5 m范围内，求相应的频率范围；
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可以认为垂直射到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。
16．如图甲所示，小车B紧靠平台的边缘静止在光滑水平面上，物体A(可视为质点)以初速度v0从光滑的平台水平滑到与平台等高的小车上，物体和小车的v－t图象如图乙所示，取重力加速度g＝10m/s2，求：
(1)物体A与小车B的质量之比；
(2)小车的最小长度。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，故A说法正确；
B.普朗克为了解释黑体辐射规律，把能量子引入了物理学，故B说法正确；
C.德布罗意是历史上第一个提出了物质波存在的人，美国实验物理学家戴维孙是历史上第一个实验验证了物质波存在的人，故C说法错误；
D.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故D说法正确．
所以选C．
2．C
【详解】
光在真空中传播，每份光子的能量取决于光的频率，频率越大，光子的能量越大；
A．振幅，与结论不相符，选项A错误；
B．强弱，与结论不相符，选项B错误；
C．频率，与结论相符，选项C正确；
D．速度，与结论不相符，选项D错误；
故选C.
3．B
【详解】
A．实际物体辐射电磁波情况与温度、表面情况、材料都有关，故A错误；
B．能完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫做黑体，故B正确；
C．单个光子通过单缝后，要经过足够长的时间，底片会出现完整的衍射图样，故C错误；
D．光子通过单缝后，体现的是粒子性，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．黑体自身辐射电磁波，但不一定是黑色的，故A错误；
BC．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，C正确；
D．小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．由光路图可得出结论：折射率越大，侧移量越大，所以b光的折射率大，故A错误；
B．b光频率大，波长短，由
可知b在玻璃中的传播速度比光线a小，故B错误；
C．根据
可知，做双缝干涉实验时，用光线a产生的干涉条纹间距比b大，故C正确；
D．波长越长越容易发生明显的衍射现象，所以光线a比b容易产生明显的衍射现象，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
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。
7．A
【详解】
A．根据α粒子散射实验数据可以估算原子核的半径大小，A正确；
B．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著，B错误；
C．当入射光照射某金属发生光电效应时，根据
光电子的最大初动能与入射光子的频率成线性关系，不是成正比，C错误；
D．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射，但黑体辐射光，肉眼能看到黑体，D错误。
故选A。
8．B
【详解】
根据题中给出的v=kU，和普朗克能量子E=hv可知E=hKU，则k=，再根据电流做功W=UIt=qU，k=，选B．另外本题也可根据单位制判断，由v=kU可得k的单位为，B选项中的单位为，所以B正确．
9．D
【详解】
由辐射强度图线可知，向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的变化而不同，选项A错误；向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增大，选项B错误；由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，选项C错误，D正确．
10．D
【详解】
A．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，A错误；
B．目前核电站都采用核裂变反应发电，B错误；
C．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要辐射光子，原子总能量减小，C错误；
D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，D正确。
故选D。
11．A
【详解】
根据磁感应强度的定义式
可得
根据
可得
故选A。
12．AD
【解析】天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，A正确；一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，故B错误；卢瑟福根据a粒子散射实验提出原子核式结构学说，但不能解释原子光谱分立特征，C错误；用a粒子、质子、中子甚至γ光子去轰击一些原子核，可以研究原子核的结构，D正确．
13．BD
【详解】
A．黑体能完全吸收入射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，但是仍向外辐射电磁波，选项A错误；
B．根据可知，光电效应中遏止电压与入射光的频率和阴极材料有关，选项B正确；
C．经典物理学无法解释原子的稳定性，也无法解释原子光谱的分立特征，选项C错误；
D．人工放射性同位素的半衰期一般比天然放射性物质短得多，选项D正确。
故选BD。
14．ABD
【详解】
A．光电效应现象说明光是一份一份的，揭示了光的粒子性，A正确；
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样，说明中子具有波动性，B正确；
C．普朗克首先提出了能量子假说，C错误；
D． 若质子和电子动能相等，根据
可知电子的动量小，又根据德布罗意波长公式
电子的德布罗意波长比质子的长，D正确。
故选ABD。
15．（1）3×1013～1．5×1015 Hz （2）1．38×1030J （3）204 K
【详解】
（1）由ν＝得
ν1＝Hz＝1.5×1015 Hz，ν2＝Hz＝3×1013 Hz
所以辐射的频率范围是3×1013～1.5×1015 Hz
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量
E＝P0t·S＝σT4t·4π，
式中t＝3 600 s，
代入数据得
E＝5.67×10－8×5 7704×3 600×4×3.14×（6.96×105×103）2 J＝1.38×1030 J
（3）火星单位时间内吸引来自太阳的辐射能量
P入＝4πσT4·
火星单位时间单位面积内向外辐射的能量为σT′4
所以火星单位时间内向外辐射的能量
P出＝4πr2σT′4（其中4πr2为火星的表面积，T′为火星的温度）
火星处于热平衡状态，则P入＝P出,即
＝4πr2σT′4
得火星的温度T′＝＝204 K
16．(1)m：M＝1：3；(2)2m
【详解】
(1)根据v－t图象可知，A在小车上做减速运动，加速度的大小
a1＝3m/s2
若物体A的质量为m与小车上表面间的动摩擦因数为μ，则
μmg＝ma1
设小车B的质量为M，小车做加速运动，加速度大小
a2＝1m/s2
根据牛顿第二定律
μmg＝Ma2
联立可得
μ＝0.3
m∶M＝1：3
(2)设小车的最小长度为L，整个过程系统损失的动能，全部转化为内能
μmgL＝mv02－(M＋m)v2
解得
L＝2m