高中物理人教版5第十七章波粒二象性1能量量子化 課時訓練6能量量子化

課時訓練6能量量子化題組一黑體與黑體輻射規(guī)律1.黑體輻射電磁波的波長分布的影響因素是()A.溫度B.材料C.表面狀況 D.以上都正確解析:根據(jù)黑體輻射電磁波的波長分布的決定因素知,其只與溫度有關。答案:A2.(多選)下列敘述正確的是()A.一切物體都在輻射電磁波B.一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關D.黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波解析:根據(jù)熱輻射的定義,A項正確;根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點知,一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關外,還與材料種類和表面狀況有關,而黑體輻射只與黑體的溫度有關,B項錯誤,C項正確;根據(jù)黑體的定義知D項正確。答案:ACD3.關于對黑體的認識,下列說法正確的是()A.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關外,還與材料的種類及表面狀況有關C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關,與材料的種類及表面狀況無關D.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,最終不能從小孔射出,這個空腔就成了一個黑體解析:黑體自身輻射電磁波,不一定是黑的,故選項A錯誤;黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關,故選項B錯誤,選項C正確;小孔只吸收電磁波,不反射電磁波,因此是小孔成了一個黑體,而不是空腔,故選項D錯誤。答案:C4.(多選)黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示,據(jù)此以下判斷正確的是()A.在同一溫度下,波長越短的電磁波輻射強度越大B.在同一溫度下,輻射強度最大的電磁波波長不是最大的,也不是最小的,而是處在最大與最小波長之間C.溫度越高,輻射強度的極大值就越大D.溫度越高,輻射強度最大的電磁波的波長越短解析:根據(jù)題圖中黑體輻射強度與波長的關系知選項B、C、D正確。答案:BCD題組二普朗克能量量子化假設5.以下宏觀概念,是“量子化”的是()A.木棒的長度 B.物體的質(zhì)量C.物體的動量 D.學生的個數(shù)解析:所謂“量子化”應該是不連續(xù)的,一份一份的。故正確選項為D。答案:D6.二氧化碳能強烈吸收紅外長波輻射,這種長波輻射的波長范圍約是×10-3~×10-3m,相應的頻率范圍是,相應的光子能量的范圍是,“溫室效應”使大氣全年的平均溫度升高,空氣溫度升高,從微觀上看就是空氣中分子的。(已知普朗克常量h=×10-34J·s,真空中的光速c=×108m/s。結果取兩位有效數(shù)字)

解析:由c=λν得ν=。則求得頻率范圍為×1011~×1011Hz。又由ε=hν得能量范圍為×10-22~×10-22J。溫度越高,分子無規(guī)則運動越劇烈,無規(guī)則熱運動的平均動能也越大。答案:×1011~×1011Hz×10-22~×10-22J平均動能增大7.人眼對綠光較為敏感,正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時,只要每秒鐘有6個光子射入瞳孔,眼睛就能察覺。普朗克常量為×10-34J·s,光速為3×108m/s。人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率為多少?解析:因每秒鐘有6個綠光的光子射入瞳孔眼睛就能察覺,所以察覺綠光所接收的最小的功率P=6ε=6hν=6h,代入數(shù)據(jù)解得P=×10-18W。答案:×10-18W8.在自然界生態(tài)系統(tǒng)中,蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關系構成食物鏈,在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用。蛇是老鼠的天敵,它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的。假設老鼠的體溫約為37℃,它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為λm。根據(jù)熱輻射理論,λm與輻射源的絕對溫度T的關系近似為Tλm=×10-3m·K。(1)老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長為()mmm m(2)老鼠發(fā)出的最強的熱輻射屬于()A.可見光波段 B.紫外波段C.紅外波段 射線波段解析:(1)老鼠的體溫T=(273+37)K=310K,由題設條件λm與T的近似關系式:Tλm=×10-3m·K,得λm=m≈×10-6m,B正確。(2)可見光的波長范圍為×10-7~×10-7m,λm大于此范圍上限,所以屬于紅外線,C正確。也可根據(jù)老鼠的體溫不高不能輻射可見光進行判斷。答案:(1)B(2)C(建議用時:30分鐘)1.一束紅光從空氣射入折射率為的玻璃,則這束紅光的能量子將()A.變小B.變大C.不變D.不能確定解析:光的能量子ε=hν,光從空氣射入玻璃后頻率并不改變,因此該題選C。答案:C2.(多選)對宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關的說法中正確的是()A.微波是指波長在10-3m到10m之間的電磁波B.微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播C.黑體的熱輻射實際上是電磁輻射D.普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說解析:微波是一種電磁波,傳播不需要介質(zhì),B錯誤。答案:ACD3.(多選)以下關于輻射強度與波長關系的說法中正確的是()A.物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長的電磁波B.當鐵塊呈現(xiàn)黑色時,說明它的溫度不太高C.當鐵塊的溫度較高時會呈現(xiàn)赤紅色,說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強D.太陽早、晚時分呈現(xiàn)紅色,而中午時分呈現(xiàn)白色,說明中午時分太陽溫度最高解析:由輻射強度隨波長變化關系圖知,隨著溫度的升高,各種波長的波的輻射強度都增加,而熱輻射不是僅輻射一種波長的電磁波,故選項B、C正確。答案:BC4.單色光從真空射入玻璃時,它的()A.波長變長,速度變小,光子能量變小B.波長變短,速度變大,光子能量變大C.波長變長,速度變大,光子能量不變D.波長變短,速度變小,光子能量不變解析:因為光的頻率不變,光子的能量不變;再根據(jù)折射率n=可知,光的速度變小,波長變短。答案:D5.下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中,符合黑體輻射實驗規(guī)律的是()解析:隨溫度的升高各種波長的輻射強度都有增加,且圖線的峰值向波長短的方向移動。答案:A6.(多選)一激光器發(fā)光功率為P,發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長為λ,若在真空中速度為c,普朗克常量為h,則下列敘述正確的是()A.該激光在真空中的波長為nλB.該激光的頻率為C.該激光器在時間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為D.該激光器在時間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為解析:由n=知激光在介質(zhì)中傳播的速度v=,在真空中的波長λ真==nλ,故A正確。頻率ν=,故B錯誤。在時間t內(nèi)輻射的能量E=Pt,每個能量子ε=hν=h,故在時間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為,故C正確,D錯誤。答案:AC7.“約瑟夫森結”由超導體和絕緣體制成。若在結兩端加恒定電壓U,則它會輻射頻率為ν的電磁波,且ν與U成正比,即ν=kU。已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關。你可能不了解此現(xiàn)象的機理,但仍可運用物理學中常用的方法,在下列選項中,推理判斷比例系數(shù)k的值可能為()A. B. D.解析:根據(jù)物理單位知識,表達式及變形式兩側單位是一致的,由本題中涉及的物理量:ν、U、e、h及與其有聯(lián)系的能量表達式E=hν①,E=Ue②,由①②得h的單位與的單位相同,即h單位可用V·C·s表示,題中ν=kU,即k=③,單位可用表示,選項B中單位等效于,故選項B正確,A、C、D錯誤。答案:B8.光是一種電磁波,可見光的波長的大致范圍是400~700nm。求400nm、700nm電磁輻射的能量子的值各是多少?解析:根據(jù)公式ν=和ε=hν可知:400nm對應的能量子ε1=h=×10-34×J=×10-19J。700nm對應的能量子ε2=h=×10-34×J=×10-19J。答案:×10-19J×10-19J9.小燈泡的功率P=1W,設其發(fā)光向四周均勻輻射,平均波長λ=10-6m,求在距離d=×104m處,每秒鐘落在垂直于光線方向面積為1cm2上的光子數(shù)是多少?