人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化课后复习题

第十三章　电磁感应与电磁波初步

5　能量量子化

【基础巩固】

1.关于对热辐射的认识,下列说法正确的是 (　　)

A.温度高的物体向外辐射电磁波,温度低的物体只吸收电磁波

B.温度越高,物体辐射越强

C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关

D.常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射的电磁波的颜色

答案:B

2.(多选)关于原子辐射和吸收能量时的特点,下列说法正确的是 (　　)

A.以某一个最小能量值一份一份地辐射

B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍

C.吸收的能量可以是连续的

D.辐射和吸收的能量是量子化的

答案:ABD

3.(多选)下列叙述正确的是 (　　)

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.一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关

D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关

E.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

答案:ADE

4.光子的能量与其 (　　)

A.频率成正比     B.波长成正比

C.速度成正比     D.速度的二次方成正比

答案:A

5.(多选)关于氢原子的能量及氢原子光谱,下列说法正确的是 (　　)

A.氢原子的能量是连续的

B.氢原子的能量是量子化的

C.氢原子从高能级跃迁到低能级辐射光子

D.氢原子光谱是连续的亮线

答案:BC

6.二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射,这种长波辐射的波长范围是1.4×10-3~

1.6×10-3 m,相应的频率范围是　　　　　　,相应的光子能量的范围是　　　　　　,“温室效应”使大气全年的平均温度升高,空气温度升高.已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s.(结果保留两位有效数字) 

答案:1.9×1011~2.1×1011 Hz　1.3×10-22~1.4×10-22 J

【拓展提高】

7.科学家发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形及其温度在不同方向上的微小变化.下列说法错误的是(　　)

A.微波是指波长在10-3~10 m之间的电磁波

B.微波和声波一样都只能在介质中传播

C.黑体的热辐射实际上是电磁辐射

D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

答案:B

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ν的电磁波,且ν与U成正比,即ν=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的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,推理判断比例系数k的值可能为(　　)

A.     B.  C.2he D.

解析:根据单位制的要求,表达式及变形式两侧单位应是一致的,由本题中涉及的物理量ν、U、e、h及与其有联系的能量表达式E=hν①,E=Ue②,由①②得h的单位与的单位相同,即h单位可用V·C·s表示,题中ν=kU,即k=③,k的单位可用表示,的单位等效于=,选项B正确,选项A、C、D错误.

答案:B

9.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm处.根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm=2.90×10-1 m·K,已知h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s.由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少?

解析:人体表面的温度T==309 K=36 ℃.人体辐射的能量子的值为ε=h=2.12×10-22 J.

答案:36 ℃　2.12×10-22 J

【挑战创新】

10.太阳光垂直射到地面上时,地面上1 m2的面积接收太阳光的功率为

1.4 kW,其中可见光部分约占45%.

(1)假设可见光的波长约为0.55 μm,日地间距离R=1.5×1011 m.普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s.估算太阳每秒射出的可见光能量子个数.

(2)已知地球的半径为6.4×106 m,估算地球接收的太阳光的总功率.

解析:(1)设地面上垂直阳光每平方米面积上每秒接收的可见光能量子个数为N0,

则有Pt×45%=N0h,则N0==1.74×1021.

则太阳每秒射出的可见光能量子个数

N=N0·4πR2=4.92×1044 .

(2)地球接收太阳光的总功率为

P地=P·πr2=1.4×3.14×(6.4×106)2 kW=1.80×1014 kW.

答案:(1)4.92×1044　(2)1.80×1014 kW