2020-2021學(xué)年高中物理-第十三章-電磁感應(yīng)與電磁波初-第5節(jié)-能量量子化作業(yè)新人教版必修3

2020-2021學(xué)年高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初第5節(jié)能量量子化作業(yè)新人教版必修32020-2021學(xué)年高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初第5節(jié)能量量子化作業(yè)新人教版必修3PAGE2021學(xué)年高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初第5節(jié)能量量子化作業(yè)新人教版必修32020-2021學(xué)年高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初第5節(jié)能量量子化作業(yè)新人教版必修3年級(jí)：姓名：第5節(jié)能量量子化A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．黑體吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)，與材料種類及表面狀況無(wú)關(guān)D．如果在一個(gè)空腔壁上鉆一個(gè)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(gè)空腔就成了一個(gè)黑體【答案】C【解析】能100%地吸收入射到其表面的電磁波，這樣的物體稱為黑體，所以黑體不一定是黑色的，故A錯(cuò)誤；一般物體除去與溫度有關(guān)外，還和物體的材料及表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故B錯(cuò)誤，C正確；如果在一個(gè)空腔上開(kāi)一個(gè)小孔，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(gè)小孔就成了一個(gè)絕對(duì)的黑體，故D錯(cuò)誤．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【答案】C【解析】普朗克常量是一個(gè)定值，由實(shí)驗(yàn)測(cè)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．3．一束紅光從空氣射入玻璃，則這束紅光的能量子將()A．變小 B．變大C．不變 D．不能確定【答案】C【解析】光由空氣射入玻璃時(shí)，頻率不發(fā)生變化，由ε＝hν可知，紅光的能量子不變，C正確．4．關(guān)于對(duì)熱輻射的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()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(zhǎng)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(wú)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【答案】B【解析】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)，A錯(cuò)誤、B正確；選項(xiàng)C是黑體輻射的特性，C錯(cuò)誤；常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色，D錯(cuò)誤．5．一個(gè)氫原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，該氫原子()A．吸收光子，能量增加 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【答案】D【解析】氫原子的能級(jí)是分裂的，當(dāng)氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)放出光子，能量減少，放出光子的能量等于躍遷前后的能級(jí)差，所以看起來(lái)氫原子發(fā)出的光譜線是分裂的，一條條的，不是連續(xù)的．D正確．6．影響黑體輻射強(qiáng)度的因素是()A．只有溫度 B．只有波長(zhǎng)C．與波長(zhǎng)和溫度都有關(guān) D．與波長(zhǎng)和溫度都無(wú)關(guān)【答案】C【解析】黑體輻射與波長(zhǎng)和溫度都有關(guān)系，故C正確．7．能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()A．能量是連續(xù)的經(jīng)典理論B．普朗克提出的能量量子化理論C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋D．牛頓提出的能量微粒說(shuō)【答案】B【解析】根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都在增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋，故B正確．8．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．只有溫度高的物體才會(huì)有熱輻射B．黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量C．黑體可以看起來(lái)很明亮，是因?yàn)楹隗w可以有較強(qiáng)的輻射D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面情況有關(guān)【答案】CD【解析】任何物體在任何溫度下都存在輻射，溫度越高輻射的能量越多，A錯(cuò)誤；能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體叫作黑體，黑體不反射電磁波，可以向外輻射電磁波，有些黑體有較強(qiáng)的輻射，看起來(lái)也可以很明亮，B錯(cuò)誤、C正確；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只依賴于物體的溫度，與構(gòu)成黑體的材料、形狀無(wú)關(guān)，而一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面情況有關(guān)，D正確．9．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．微觀粒子的能量變化是跳躍式的B．能量子與電磁波的頻率成正比C．紅光的能量子比綠光大D．電磁波波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其能量子越大【答案】AB【解析】微觀粒子的能量變化是跳躍式的，A正確；由ε＝hν可知，能量子與電磁波的頻率成正比，B正確；紅光的頻率比綠光小，由ε＝hν可知，紅光的能量子比綠光小，C錯(cuò)誤；電磁波波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其頻率越小，能量子越小，D錯(cuò)誤．10．兩束能量相同的色光，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)打到物體表面的光子數(shù)之比為5∶4，則這兩束光的光子能量和波長(zhǎng)之比分別為()A．4∶54∶5 B．5∶44∶5C．5∶45∶4 D．4∶55∶4【答案】D【解析】?jī)墒芰肯嗤纳?，都垂直地照射到物體表面，在相同時(shí)間內(nèi)打到物體表面的光子數(shù)之比為5∶4，根據(jù)E＝nE0可得光子能量之比為4∶5，再根據(jù)E0＝hν＝heq\f(c,λ)，光子能量與波長(zhǎng)成反比，故光子波長(zhǎng)之比為5∶4．故選D．11．用紅外線熱像儀可以監(jiān)測(cè)人的體溫，只要被測(cè)者從儀器前走過(guò)，便可知道他的體溫是多少，你能說(shuō)出這其中的原理嗎？【解析】根據(jù)輻射規(guī)律可知，隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)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(zhǎng)較短的方向移動(dòng)．被測(cè)者會(huì)輻射紅外線，輻射強(qiáng)度以及按波長(zhǎng)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(zhǎng)的成分大．人的體溫的高低，直接決定了他輻射的紅外線的頻率和強(qiáng)度，通過(guò)監(jiān)測(cè)被測(cè)者輻射的紅外線的情況就可知道這個(gè)人的體溫．B組·能力提升12．下列各種說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)B．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾恼丈鋾r(shí)間太短C．光的頻率越高，則其能量越大D．任何一個(gè)實(shí)物粒子都對(duì)應(yīng)著一種波，這種波是概率波【答案】B【解析】普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)，故A正確；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾念l率太小，故B錯(cuò)誤；由ε＝hν可知C正確；實(shí)物粒子都對(duì)應(yīng)著一種概率波，這是德布羅意物質(zhì)波假設(shè)，故D正確．13．在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠和其他生物通過(guò)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系構(gòu)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(guò)接收熱輻射來(lái)發(fā)現(xiàn)老鼠的．假設(shè)老鼠的體溫約37℃[絕對(duì)溫度為(273＋37)K]，它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為λmin．根據(jù)熱輻射理論，λmin與輻射源的絕對(duì)溫度T的關(guān)系近似為Tλmin＝2.90×10－3mA．7.8×10－5m B．9.4×10－C．1.16×10－4m D．9.7×10－【答案】B【解析】由Tλmin＝2.90×10－3m·K可得，老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為λmin＝eq\f(2.90×10－3,T)m＝eq\f(2.90×10－3,273＋37)m＝9.4×10－6m，B正確．14．王師傅是煉鋼廠的一名老工人，有豐富的經(jīng)驗(yàn)，他能夠通過(guò)觀察爐內(nèi)的顏色，比較準(zhǔn)確地估計(jì)出爐內(nèi)的溫度，被工人戲稱為“溫度計(jì)”．王師傅能夠準(zhǔn)確判斷爐溫的科學(xué)道理是什么？【答案】見(jiàn)解析【解析】熱輻射與物體的溫度有關(guān)，給鐵塊加熱時(shí)，隨溫度的升高，鐵塊依次呈現(xiàn)暗紅、赤紅、橘紅等顏色，直至黃白色．因此，煉鋼工人估計(jì)爐內(nèi)的溫度，是根據(jù)輻射的強(qiáng)度與溫度的關(guān)系來(lái)確定的．15．太陽(yáng)輻射到地球表面的功率約為1400W/m2．其中包含了各種波長(zhǎng)的紅外線、可見(jiàn)光、紫外線等，以可見(jiàn)光部分最強(qiáng)．作為一種簡(jiǎn)化，我們認(rèn)為太陽(yáng)光全部是平均波長(zhǎng)600nm(1nm＝10－9m)的黃綠光，每秒至少有5個(gè)這樣的光子進(jìn)入人眼才能引起視覺(jué)，人眼睛的瞳孔約為10mm2，則人眼所能看到的最遠(yuǎn)的恒星(恒星狀況與太陽(yáng)相同)的距離是日地距離的倍數(shù)是(已知普朗克常數(shù)h＝6.63×10－34A．9×104 B．9×107 C．9×1010 D．9×1014【答案】B【解析】每秒剛好引起視覺(jué)的光子能量為E＝5hν＝5eq\f(hc,λ0)．設(shè)此時(shí)單位面積射入眼睛的功率為P1，則P1＝eq\f(E,S0t)＝eq\f(5hc,λ0S0t)＝eq\f(5×6.63×10－34×3×108,600×10－9×10×10－6×1)W/m2＝1.66×10－13W/m2．設(shè)日地距離為r，太陽(yáng)的輻射總功率為P，則輻射到地球的單位面積的功率為P0＝eq\f(P,4πr2)；設(shè)人眼能看到的最遠(yuǎn)的恒星(總輻射功率也為P)的距離為R，則該恒星輻射到地球的單位面積的功率為P1＝eq\f(P,4πR2)．兩式相比可得eq\f(R,r)＝eq\r(\f(P0,P1))＝eq\r(\f(1400,1.66×10－13))≈9×107，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．16．某光子的能量為3.7×10－19J，則它的頻率和波長(zhǎng)各是多少？【答案】5.58×1014Hz538nm【解析】根據(jù)普朗克能量子的理論ε＝hν，可得頻率為ν＝eq\f(ε,h)＝eq\f(3.7×10－19,6.63×10－34)Hz＝5.58×1014Hz根據(jù)c＝λν，可得波長(zhǎng)為λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(3×108,5.58×1014)m≈5.38×10－7m＝538nm．17．氦氖激光器發(fā)射波長(zhǎng)為632.8nm的單色光，這種光的一個(gè)光子的能量為多少？若該激光器的發(fā)光功率為20mW，則每秒發(fā)射多少個(gè)光子？【答案】3.14×10－19J6.37×1016個(gè)【解析】由c＝λν，知該光子頻率為ν＝eq\f(c,λ)．ε＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,632.8×10－9)J＝3.14×10－19J發(fā)光功率P＝eq\f(nε,t)，則n＝eq\f(Pt,ε)＝eq\f(20mW×1s,