人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化课后作业题

能量量子化

(15分钟　30分)

一、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分)

1.下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是 (　　)

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.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

【解析】选B。一切物体都在辐射电磁波,故A正确;一般物体辐射电磁波的情况不仅与温度有关,还与材料的种类和表面状况有关,故B不正确;随着温度升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故C正确;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D正确。

2.下列描绘三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 (　　)

【解析】选B。黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射强度越大,故A、D错误;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500℃以至更高的温度时,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,故C错误,B正确。

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=,每秒发射的总能量为P,则每秒发射的光量子数n==。

4.如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。已知三种光的波长分别为λa、λb和λc,则下列关系式正确的是              (　　)

A.λa>λb>λc　　　   B.λa=λb+λc

C.λa<λb<λc     D.=+

【解析】选D。根据hν=En-Em,从能级图可以看出a的能量最大,频率最大,波长最小;b的能量最小,频率最小,波长最大,即λa<λc<λb,由hνa=E3-E1=E3-E2+E2-E1=hνb+hνc得,=+,所以选项D正确。

二、非选择题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)

5.第26届国际计量大会决定,质量单位“千克”用普朗克常量h定义,“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的数值为6.63×10-34,根据能量子定义,h的单位是　　　　,该单位用国际单位制中的力学基本单位表示,则为　　　　。 

【解析】能量子ε=hν,则h=,故h的单位为J·s。由W=Fs=mas可知,1 J=1 kg·(m/s2)·m,故1 J·s=1 kg·m2/s

答案:J·s　kg·m2/s

(10分钟　20分)

6.(6分)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6.63×10-34 J·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

【解析】选A。因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉,所以察觉到绿光所接收到的最小功率P=,式中E=6ε,t=1 s,又ε=hν=,可解得P=2.3×10-18 W。

7.(14分)对应于3.4×10-19 J的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少?(普朗克常量取6.63×10-34 J·s)

【解析】根据公式ε=hν和ν=得

ν==Hz=5.13×1014 Hz,

λ== m=5.85×10-7 m。

答案:5.13×1014 Hz　5.85×10-7 m