課時(shí)跟蹤檢測（二十五） 量子化現(xiàn)象-高中物理必修三（粵教版）

課時(shí)跟蹤檢測（二十五）量子化現(xiàn)象A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．對(duì)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：選A影響黑體輻射電磁波的波長分布的因素是溫度，故選項(xiàng)A正確。2．普朗克常量是自然界的一個(gè)基本常數(shù)，它的數(shù)值是()A．6.02×10－23mol B．6.625×10－3mol·sC．6.626×10－34J·s D．1.38×10－16mol·s解析：選C普朗克常量是一個(gè)定值，由實(shí)驗(yàn)測得它的精確數(shù)值為6.626×10－34J·s，在記憶時(shí)關(guān)鍵要注意它的單位。3．硅光電池是利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能。若有N個(gè)頻率為ν的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為(h為普朗克常量)()A．hν B．eq\f(1,2)NhνC．Nhν D．2Nhν解析：選C光子能量與頻率有關(guān)，一個(gè)光子能量為ε＝hν，N個(gè)光子能量為Nhν，故C正確。4．關(guān)于對(duì)熱輻射的認(rèn)識(shí)，下列說法中正確的是()A．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波B．溫度越高，物體輻射的電磁波越強(qiáng)C．輻射強(qiáng)度按波長的分布情況只與物體的溫度有關(guān)，與材料種類及表面狀況無關(guān)D．常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色解析：選B一切物體都不停地向外輻射電磁波，且溫度越高，輻射的電磁波越強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；選項(xiàng)C描述的是黑體輻射的特性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．一個(gè)氫原子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，該氫原子()A．吸收光子，吸收光子的能量等于兩能級(jí)之差B．吸收光子，能量減少C．放出光子，能量增加D．放出光子，能量減少解析：選A氫原子能級(jí)越高對(duì)應(yīng)的能量越大，當(dāng)氫原子從較低能級(jí)向較高能級(jí)躍遷時(shí)吸收光子，能量增加，吸收光子的能量等于兩能級(jí)之差，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。6．[多選]光子的發(fā)射和吸收過程中()A．原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末兩個(gè)能級(jí)的能量差B．原子不能從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷C．原子吸收光子后從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，放出光子后從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)D．原子無論是吸收光子還是放出光子，吸收的光子或是放出的光子的能量都等于始、末兩個(gè)能級(jí)的能量差解析：選CD由玻爾理論的躍遷假設(shè)知，原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)不穩(wěn)定，可自發(fā)地向低能級(jí)發(fā)生躍遷，以光子的形式釋放能量。光子的吸收是光子發(fā)射的逆過程，原子在吸收光子后，會(huì)從較低能級(jí)向較高能級(jí)躍遷，但不管是吸收光子還是輻射光子，光子的能量總等于兩能級(jí)的能量差，即hν＝Em－En(m>n)，故C、D選項(xiàng)正確。7．[多選]對(duì)宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)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(shí)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：選ACD由電磁波譜知微波是波長10－3m到10m之間的電磁波，A正確；微波是一種電磁波，傳播不需要介質(zhì)，B錯(cuò)誤；黑體向外輻射電磁波，其強(qiáng)度按波長的分布只與它的溫度有關(guān)，C正確；普朗克研究黑體的熱輻射時(shí)提出了能量子假說，D正確。8．[多選]下列說法正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長越長，其波動(dòng)性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性解析：選CD一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動(dòng)性，光的有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以不能說有的光是波，有的光是粒子，A錯(cuò)誤；雖然光子和電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以不能說光子和電子是同樣的一種粒子，B錯(cuò)誤；波長長，容易發(fā)生干涉、衍射，波動(dòng)性強(qiáng)，反之，波長短，光子能量大，粒子性強(qiáng)，C正確；干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，D正確。9．光是一種電磁波，可見光的波長的大致范圍是400～700nm。400nm、700nm電磁輻射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34J·s)解析：根據(jù)公式ν＝eq\f(c,λ)和ε＝hν可知：400nm對(duì)應(yīng)的能量子ε1＝heq\f(c,λ1)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,400×10－9)J≈4.97×10－19J。700nm對(duì)應(yīng)的能量子ε2＝heq\f(c,λ2)＝6.63×10－34×eq\f(3.0×108,700×10－9)J≈2.84×10－19J。答案：4.97×10－19J2.84×10－19JB組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10．某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為()A.eq\f(λP,hc)B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cPλ,h) D．λPhc解析：選A每個(gè)光量子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，每秒鐘發(fā)射的總能量為P，則n＝eq\f(Pt,ε)＝eq\f(λP,hc)。11．很多地方用紅外線熱像儀監(jiān)測人的體溫，只要被測者從儀器前走過，便可知道他的體溫是多少，關(guān)于其原理，下列說法正確的是()A．人的體溫會(huì)影響周圍空氣溫度，儀器通過測量空氣溫度便可知道人的體溫B．儀器發(fā)出的紅外線遇人反射，反射情況與被測者的溫度有關(guān)C．被測者會(huì)輻射紅外線，輻射強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)且較短波長的成分強(qiáng)D．被測者會(huì)輻射紅外線，輻射強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)且較長波長的成分強(qiáng)解析：選C根據(jù)輻射規(guī)律可知，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，人的體溫的高低，直接決定了輻射的紅外線強(qiáng)度按波長的分布情況，通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的情況，就可知道這個(gè)人的體溫，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。12．太陽輻射到地球表面單位面積的電磁波的功率P0約為1400W/m2。其中包含了各種波長的紅外線、可見光、紫外線等，以可見光部分最強(qiáng)。為了研究方便，我們認(rèn)為太陽光輻射到地球表面的電磁波全部是波長λ0約為600nm(1nm＝10－9m)的可見光，每秒至少有5個(gè)這樣的光子進(jìn)入人眼才能引起視覺，人眼睛的瞳孔面積約為S0＝10mm2，則人眼能看到最遠(yuǎn)的與太陽相同的恒星到地球的距離R和日地距離r的比值約為(已知光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)()A．9×104 B．9×107C．9×1010 D．9×1014解析：選B設(shè)太陽輻射電磁波的功率為P，由題意有P0＝eq\f(P,4πr2)，人眼能看到最遠(yuǎn)的與太陽輻射電磁波功率相同的恒星輻射到地球表面單位面積的電磁波的功率P1＝eq\f(P,4πR2)，又P1·S0t＝eq\f(5hc,λ0)，聯(lián)立解得eq\f(R,r)＝eq\r(\f(P0,P1))≈9×107，選項(xiàng)B正確。13．兩束能量相同的色光，都垂直地照射到物體表面，第一束光在某段時(shí)間內(nèi)打在物體上的光子數(shù)與第二束光在相同時(shí)間內(nèi)打在物體表面上的光子數(shù)之比為4∶5，則這兩束光的光子能量和波長之比為()A．4∶5,4∶5 B．5∶4,4∶5C．5∶4,5∶4 D．4∶5,5∶4解析：選B由E＝nε知，能量相同時(shí)n與ε成反比，所以光子能量比為5∶4；又根據(jù)ε＝hν＝heq\f(c,λ)，所以波長之比為4∶5，B正確。14．“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成。若在結(jié)兩端加恒定電壓U，則它會(huì)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(guān)。你可能不了解此現(xiàn)象的機(jī)理，但仍可運(yùn)用物理學(xué)中常用的方法，在下列選項(xiàng)中，推理判斷比例系數(shù)k的值可能為()A.eq\f(h,2e)B.eq\f(2e,h)C．2heD.eq\f(1,2he)解析：選B根據(jù)物理單位知識(shí)，表達(dá)式及變形式兩側(cè)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(dá)式E＝hν，E＝Ue，由上式得h的單位與eq\f(Ue,ν)的單位相同，即h單位可用V·C·s表示，題中ν＝kU，即k＝eq\f(ν,U)，單位可用eq\f(1,V·s)表示，選項(xiàng)B中eq\f(2e,h)單位等效于eq\f(C,V·C·s)＝eq\f(1,V·s)，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤。15．在半徑r＝10m的球殼中心有一盞功率為P＝40W的鈉光燈(可視為點(diǎn)光源)，發(fā)出的鈉黃光的波長為λ＝0.59μm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3×108m/s。試求每秒鐘穿過S＝1cm2球殼面積的光子數(shù)目。解析：鈉黃光的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.59×10－6)Hz≈5.1×1014Hz，則一個(gè)光子的能量E0＝hν＝6.63×10－34×5.1×1014J≈3.4×10－1