第十七章-1-能量量子化-Word版含答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上能量量子化 目標(biāo)定位1.了解黑體輻射的實驗規(guī)律.2.了解能量子的概念及其提出的科學(xué)過程.3.了解宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點一、黑體與黑體輻射問題設(shè)計1我們周圍的物體都在進(jìn)行熱輻射為什么我們只能觀察到部分物體的熱輻射？答案不同物體輻射的電磁波的波長不同，波長較長的電磁波不能引起人的視覺，波長在某范圍內(nèi)的電磁波才能引起人的視覺2研究熱輻射的規(guī)律時，為什么人們特別注意黑體輻射？答案一般材料的物體，輻射電磁波的情況與溫度和材料的種類及表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)要點提煉1熱輻射：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度

2、有關(guān)，所以叫熱輻射2黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體3物體輻射出的電磁波與物體的溫度有關(guān)室溫下輻射的電磁波的波長較長，不能引起人的視覺，隨著溫度的升高，熱輻射中較短波長的成分越來越強(qiáng)因此輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度有所不同4黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)二、黑體輻射的實驗規(guī)律1黑體輻射的實驗規(guī)律：隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動如圖1所示圖12對黑體輻射的解釋：維恩公式在短波區(qū)與實驗非常接近，在長波區(qū)則與實驗偏離很大；瑞利公式在長波區(qū)與實

3、驗基本一致，但在短波區(qū)與實驗嚴(yán)重不符由于波長很小的輻射處在紫外線波段，故而由理論得出的這種荒謬結(jié)果被認(rèn)為是物理學(xué)理論的災(zāi)難，當(dāng)時稱為“紫外災(zāi)難”三、能量子問題設(shè)計微觀粒子的能量是否同宏觀物體的能量一樣，具有連續(xù)性？答案微觀粒子的能量是分立的，而不是連續(xù)的要點提煉1定義：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，所輻射或吸收的能量是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的這個不可再分的最小能量值叫做能量子2大?。翰豢稍俜值淖钚∧芰恐礹，其中是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h6.626×1034J·s.一、黑體輻射規(guī)律例1關(guān)于對黑體的認(rèn)識，下列說法正確的是()A黑

4、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(qiáng)度按波長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)度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)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(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，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C例2在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看作黑體，由小孔的熱

5、輻射特性，就可以確定爐內(nèi)的溫度如圖2所示，就是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波長的關(guān)系圖象則下列說法正確的是()圖2AT1>T2BT1<T2C隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有所降低D隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長方向移動解析一般材料的物體輻射能的多少決定于物體的溫度(T)、輻射波的波長、時間的長短和發(fā)射的面積，而黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體，黑體輻射的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān)實驗表明，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有所增加，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動從圖中可以看出，1<2，T1>T2，本題正確選項為A.答案A二、能量子的

6、計算例3光是一種電磁波，可見光的波長的大致范圍是400700 nm.400 nm、700 nm電磁輻射的能量子的值各是多少？(h6.63×1034 J·s)解析根據(jù)公式和 h可知：400 nm對應(yīng)的能量子1h6.63×1034× J4.97×1019 J.700 nm對應(yīng)的能量子2h6.63×1034× J2.84×1019 J.答案4.97×1019 J2.84×1019 J例4小燈泡的功率P1 W，設(shè)其發(fā)出的光向四周均勻輻射，平均波長106m，求小燈泡每秒鐘輻射的光子數(shù)是多少？(h6.63&

7、#215;1034 J·s)解析每秒鐘小燈泡發(fā)出的能量為EPt1 J1個光子的能量：h J1.989×1019 J小燈泡每秒鐘輻射的光子數(shù)：n5×1018(個)答案5×1018個1(黑體輻射規(guī)律)如圖3所示，畫出了四種溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系圖象，從圖象可以看出，隨著溫度的升高，則()圖3A各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加B只有波長短的輻射強(qiáng)度增加C輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動D輻射電磁波的波長先增大后減小答案AC解析根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律和輻射強(qiáng)度與波長的關(guān)系可判斷A、C正確2(能量子的理解)紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是()A

8、紅光 B橙光C黃光 D綠光答案A解析在四種顏色的光中，紅光的波長最長而頻率最小，由光子的能量eh可知紅光光子能量最小3(能量子的計算)某激光器能發(fā)射波長為的激光，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. B.C. DPhc答案A解析每個光量子的能量h，每秒鐘發(fā)射的總能量為P，則n.能量量子化題組一黑體輻射規(guī)律1對黑體輻射電磁波的波長分布有影響的因素是()A溫度 B材料C表面狀況 D以上都正確答案A解析黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)2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(guān)C黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按

9、波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)D黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波答案ACD解析根據(jù)熱輻射的定義知，A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(guān)外，還與材料的種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射只與黑體的溫度有關(guān)，B錯誤，C正確；根據(jù)黑體的定義知D正確3能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是()A能量的連續(xù)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牛頓提出的微粒說答案B4下列關(guān)于黑體輻射的實驗規(guī)律敘述正確的是()A隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有所增加B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C黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長無關(guān)D黑體輻射

10、無任何規(guī)律答案AB解析黑體輻射的規(guī)律為隨著溫度的升高各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，同時輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動故A、B對題組二對能量子的理解和計算5對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是()A以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收B輻射和吸收的能量可以不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輻射和吸收的能量都可以是連續(xù)的答案A解析帶電微粒輻射和吸收能量時是以最小能量值能量子的整數(shù)倍一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的故選項A正確，選項B、C、D均錯6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個波長為0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

11、常量)()Ah· BNh·CN·h0 D2Nh0答案B解析一個光子的能量hh，則N個光子的總能量ENh.選項B正確7氮氖激光器發(fā)出波長為633 nm的激光，當(dāng)激光器的輸出功率為1 mW時，每秒發(fā)出的光子數(shù)為()A2.2×1015 B3.3×1015C2.2×1014 D3.3×1014答案B解析一個該光子的能量h.當(dāng)激光器輸出功率為1 mW時，每秒發(fā)出的光子數(shù)為N代入數(shù)據(jù)得N3.3×1015個B正確8“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，則它會輻射頻率為的電磁波，且與U成正比，即kU.已知比例系

12、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，在下列選項中，推理判斷比例系數(shù)k的值可能為()A. B. C2he D.答案B解析電磁波的頻率、普朗克常量h、能量E之間的關(guān)系Eh，因為kU，所以EhkU；電壓U、電量q與能量E的關(guān)系是EqU，由題意知q2e，所以k.題組三綜合應(yīng)用9神光“”裝置是我國規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得能量為2 400 J、波長0.35 m的紫外激光已知普朗克常量h6.63×1034 J·s，則該紫外激光所含光子數(shù)為多少？答案4.23×1021(個)解析紫外激光的波長已知，由此可求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2 400 J，即可求得紫外激光所含光子數(shù)紫外激光能量子的值為0 J5.68×1019 J則該紫外激光所含光子數(shù)n4.23×1021(個)10經(jīng)測量，人體表面輻射本領(lǐng)的最大值落在波長為940 m處根據(jù)電磁輻射的理論得出，物體最