人教版高中物理必修第三冊(cè)第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步13-5能量量子化練習(xí)含答案

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步5能量量子化【基礎(chǔ)鞏固】1.關(guān)于對(duì)熱輻射的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.溫度高的物體向外輻射電磁波,溫度低的物體只吸收電磁波B.溫度越高,物體輻射越強(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的電磁波的顏色答案:B2.自然界不存在真正的黑體,但許多物體在某些波段上可近似地看成黑體.如圖所示,用不透明的材料制成的帶小孔的空腔,小孔可近似地看成黑體.這是利用了()A.控制變量法 B.比值法C.類比法 D.理想模型法答案:D3.(多選)關(guān)于原子輻射和吸收能量時(shí)的特點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C.吸收的能量可以是連續(xù)的D.輻射和吸收的能量是量子化的答案:ABD4.卡西米爾能量是兩導(dǎo)體平板之間由于漲落而產(chǎn)生的相互作用有關(guān)的能量.如果h表示普朗克常量,c表示光速,a表示兩導(dǎo)體板之間的距離,請(qǐng)根據(jù)單位制知識(shí),判斷下列單位面積的卡西米爾能量E的表達(dá)式可能正確的是()A.E=π?c340a4 C.E=-π?c240a5 答案:B5.現(xiàn)在市場(chǎng)上常用來(lái)激光打標(biāo)的是355nm紫外納秒固體激光器,該激光器單光子能量高,能直接打斷某種材料的分子鍵,使之從材料表面脫離.據(jù)此判斷,打斷該材料分子鍵需要的能量約為(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3×108m/s)()A.10-22J B.10-19JC.10-16J D.10-13J解析:打斷該材料分子鍵需要的能量為該激光器單光子能量,則該激光的光子能量為ε=hν=?cλ,解得ε≈5.6×10-19答案:B6.(多選)關(guān)于氫原子的能量及氫原子光譜,下列說(shuō)法正確的是()A.氫原子的能量是連續(xù)的B.氫原子的能量是量子化的C.氫原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)輻射光子D.氫原子光譜是連續(xù)的亮線解析:氫原子的能量是量子化的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;處于高能級(jí)的氫原子會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷,放出光子,選項(xiàng)C正確;氫原子的光譜是分立的亮線,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:BC7.二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長(zhǎng)波輻射,這種長(zhǎng)波輻射的波長(zhǎng)范圍是1.4×10-3~1.6×10-3m,相應(yīng)的頻率范圍是,相應(yīng)的光子能量的范圍是,“溫室效應(yīng)”使大氣全年的平均溫度升高,空氣溫度升高.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

解析:由c=λν得ν=cλ求得頻率范圍為1.9×1011~2.1×1011Hz.又由ε=hν得能量范圍為1.3×10-22~1.4×10-22J.溫度越高,分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也越大.答案:1.9×1011~2.1×1011Hz1.3×10-22~1.4×10-22J【拓展提高】8.(多選)一激光器發(fā)光功率為P,發(fā)出的激光在真空中波長(zhǎng)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.一份能量子的能量為?λB.該激光的頻率為cC.該激光器在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為PtλD.該激光器在時(shí)間t內(nèi)輻射的能量子數(shù)為Ptc解析:激光的頻率為ν=cλ,選項(xiàng)B正確;由ε=hν=hcλ知,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由能量關(guān)系得Pt=Nε,N=答案:BC9.人眼對(duì)綠光最為敏感,正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)λ為530nm的綠光時(shí),只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺(jué).普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s,則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是()A.2.3×10-18WB.7.0×10-10WC.3.8×10-19WD.1.2×10-18W解析:綠光光子能量ε=hν=?cλ=6.63×10-34×3.0×108530×10-9J≈3.75×10-19J,每秒最少有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔才能被人眼察覺(jué),所以P=答案:A10.“神光Ⅱ”裝置是我國(guó)目前規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng),利用它可獲得能量為2400J、波長(zhǎng)λ=0.35μm的紫外激光.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×10解析:紫外激光的波長(zhǎng)已知,由此可得紫外激光能量子的值,再根據(jù)紫外激光發(fā)射的總能量為2400J,求紫外激光所含光子數(shù).紫外激光的能量子ε0=?cλ≈5.68×10則該紫外激光所含光子數(shù)N=Eε0≈答案:4.23×102111.經(jīng)測(cè)量,人體表面輻射本領(lǐng)的最大值落在波長(zhǎng)為940μm處.根據(jù)電磁輻射的理論得出,物體最強(qiáng)輻射的波長(zhǎng)與物體的絕對(duì)溫度的關(guān)系近似為Tλm=2.90×10-1m·K,已知h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s.由此估算:人體表面的溫度和輻射的能量子的值各是多少?解析:人體表面的溫度T=2.90×10-1m·答案:36℃2.12×10-22J【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.太陽(yáng)光垂直射到地面上時(shí),地面上1m2的面積接收太陽(yáng)光的功率為1.4kW,其中可見(jiàn)光部分約占45%.(1)假設(shè)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)約為0.55μm,日地間距離R=1.5×1011m.普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s.估算太陽(yáng)每秒射出的可見(jiàn)光能量子個(gè)數(shù).(2)已知地球的半徑為6.4×106m,估算地球接收的太陽(yáng)光的總功率.解析:(1)設(shè)地面上垂直陽(yáng)光每平方米面積上每秒接收的可見(jiàn)光能量子個(gè)數(shù)為N0,則有Pt×45%=N0hcλ,則N0=Pt·λ×45則