13.5能量量子化 课后训练（含答案）高中物理人教版（2019）必修第三册

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1、13.5能量量子化课后训练提升一、选择题(第15题为单选题,第67题为多选题)1.每个光子的能量取决于光的()A.振幅B.波长C.频率D.速度答案：C2.下列物理常量单位正确的是()A.动摩擦因数的单位是N/kgB.普朗克常量h的单位是JsC.引力常量G的单位是Nkg2/m2D.静电力常量k没有单位答案：B解析：动摩擦因数没有单位,选项A错误;普朗克常量h的单位是Js,选项B正确;引力常量G的单位是Nm2/kg2,选项C错误;静电力常量k的单位是Nm2/C2,选项D错误。3.第26届国际计量大会于2018年11月通过决议,正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义,国际测量界的百年夙

2、愿终于实现国际测量体系将全部建立在基本物理常数上,大大提高了计量的稳定性和精确性。比如,最受关注的“千克”,不再以具体实物的质量来定义,而将以量子力学中的普朗克常量h为基准,经过一系列物理换算,算出质量。已知普朗克常量与频率的乘积可以表示能量,下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常量h单位的是()A.J/sB.kgm2/sC.kgm2/s3D.Nms答案：B解析：根据公式E=h,因能量E的单位为J,频率的单位为s-1,那么普朗克常量的单位Js=Nms=kgms2ms=kgm2s,选项B正确,A、C、D错误。4.两束能量相同的色光,都垂直地照射到物体表面,第一束光在某段时间内打在物体上的光

3、子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为54,则这两束光的光子能量和波长之比分别为()A.4545B.5445C.4554D.5454答案：C解析：两束能量相同的色光,都垂直地照射到物体表面,在相同时间内打到物体表面的光子数之比为54,根据E=NE0可得光子能量之比为45;再根据E0=h=hc,光子能量与波长成反比,故光子波长之比为54,选项C正确,A、B、D错误。5.热辐射是指所有物体在一定的热辐射的温度下都要向外辐射电磁波的现象,辐射强度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。在研究某一黑体热辐射时,得到了四种温度下黑体强度与波长的关系如图。图中横轴

4、表示电磁波的波长,纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度,则由辐射强度图线可知,同一黑体在不同温度下()A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同B.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小C.辐射强度的极大值随温度升高而向长波方向移动D.辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动答案：D解析：由辐射强度图线可知,向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的变化而不同,选项A错误;向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大,向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增大,选项B错误;由题图可知,随温度的升高,相同波长的光辐射强度都会增加,同时最大辐射强度向左侧移动,即向波长较短的方向移动,选项C错误,D正确。6

5、.太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成,对这七种色光的认识正确的是()A.紫光的波长最短B.红光的能量子最强C.七种色光的能量均相同D.紫光的能量子最强答案：AD解析：从红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列时波长越来越小,故紫光的波长最短,选项A正确。由能量子=h=hc可知,紫光的波长最短,但紫光的能量子最强;红光的波长最长,一份光子的能量最小,选项B、C错误,D正确。7.在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔,小孔可看作黑体,由小孔的热辐射特性,就可以确定炉内的温度。如图所示,就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像,则下列说法正确的是()A.T1T2B.T1T2,选项A正确,B错误;向

6、外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大,选项C错误;由题图可知,随温度的升高,相同波长的光辐射强度都会增加,同时最大辐射强度向左侧移动,即向波长较短的方向移动,选项D正确。二、计算题8.已知小灯泡的功率P=1 W,设小灯泡发光时向四周均匀辐射平均波长=10-6 m的光,求在距离灯泡d=1.0103 m处,每秒落在垂直于光线方向上面积为S=1 cm2处的光子数是多少?(已知h=6.6310-34 Js,计算结果保留2位有效数字)答案：4.0107解析：每个光子W0=hc=1.9910-19 J每秒发射光子数n=PW0=51018n0=SS球nS球=4R2解得n0=4.0107。等级考素养提升一、选

7、择题(第14题为单选题,第57题为多选题)1.关于物理学史,下列说法错误的是()A.伽利略通过斜面实验推断出自由落体运动的速度随时间均匀变化,他开创了研究自然规律的科学方法,这就是将数学推导和科学实验相结合的方法B.牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒等人研究的基础上,采用归纳与演绎综合与分析的方法,总结出了普遍适用的力学运动规律牛顿运动定律和万有引力定律C.奥斯特发现了导线附近小磁针的偏转,从而得出电流的磁效应,首次揭示了电流能够产生磁场D.爱因斯坦首先提出当带电微粒辐射或吸收能量时,是以最小能量值为单位一份份地辐射或吸收的,这个不可再分的最小能量值叫作能量子答案：D2.光子的能量与其()A.频率成

8、正比B.波长成正比C.速度成正比D.速度的二次方成正比答案：A3.2019年北京时间4月10日21时,人类历史上首张黑洞照片被正式披露,引起世界轰动。黑洞是一类特殊的天体,质量极大,引力极强,在它附近(黑洞视界)范围内,连光也不能逃逸,并伴随很多新奇的物理现象。传统上认为,黑洞“有进无出”,任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来。但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析,认为黑洞也在向外发出热辐射,此即著名的“霍金辐射”,因此可以定义一个“黑洞温度”T:T=hc38kGM常量,c为真空中的光速,G为引力常量,M为黑洞质量,k是一个有重要物理意义的常量,叫作“玻尔兹曼常量”。以下几个选项,不能用来表示“玻尔

9、兹曼常量”单位的是()A.kgmKsB.kgm2Ks2C.JK-1D.WsK答案：A解析：由T=hc38kGM可得k=hc38GMT,则k的单位是Jsm3/s3Nm2/kg2kgK=kgm2s2K=JK=WsK,则不能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是选项A。4.一盏灯发光功率为100 W,假设它发出的光向四周均匀辐射,光的平均波长6.010-7 m,在距电灯10 m远处,以电灯为球心的球面上,1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为(普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3108 m/s)()A.21015B.21016C.21017D.21023答案：C解析：设离灯10 m远处

10、每平方米面积上灯照射的能量为E0,则有E0=1004R2;设穿过的光子数为n,则有nhc=E0,解得n=E0hc,代入数据,得n=21017,选项C正确。5.下列有关黑体的说法,正确的有()A.黑体并不向外辐射电磁波B.普朗克提出能量子假说能够很好地解释黑体辐射规律C.温度升高,各种波长的辐射强度都减小D.温度升高,黑体辐射强度极大值向波长较短的方向移动答案：BD解析：如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射,这种物体就叫作黑体;黑体可以辐射出任何频率的电磁波,选项A错误;普朗克借助于能量子假说,完美地解释了黑体辐射规律,破除了“能量连续变化”的传统观念,选项B正确;当黑体温度升高时

11、,辐射的各个频率的部分的强度均变大,同时辐射强度极大值向波长较短的方向移动,选项C错误,D正确。6.下列说法正确的是()A.微观粒子的能量变化是跳跃式的B.能量子与电磁波的频率成正比C.红光的能量子比绿光大D.电磁波波长越长,其能量子越大答案：AB解析：微观粒子的能量变化是跳跃式的,选项A正确;由=h可知,能量子与电磁波的频率成正比,选项B正确;红光的频率比绿光小,由=h可知,红光的能量子比绿光小,选项C错误;电磁波波长越长,其频率越小,能量子越小,选项D错误。7.以下关于辐射强度与波长关系的说法正确的是()A.物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B.当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太

12、高C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D.早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时分太阳温度最高答案：BC解析：由辐射强度随波长变化关系图知,随着温度的升高,各种波长的波的辐射强度都增加,而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波,选项B、C正确。二、计算题8.(2019江苏卷)在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长=6.410-7 m,每个激光脉冲的能量E=1.510-2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3108 m/s。计算结果保留1位有效数字)答案：51016解析：每个光子的能量为E0=h=hc,每个激光脉冲的能量为E,所以每个脉冲中的光子个数为N=EE0,联立且代入数据解得N=51016。