2020-2021高二物理3-5課后作業(yè)：第十七章 第1節(jié) 能量量子化含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-5課后作業(yè)：第十七章第1節(jié)能量量子化含解析A組:合格性水平訓(xùn)練1．(熱輻射)很多地方用紅外線熱像儀監(jiān)測(cè)人的體溫，只要被測(cè)者從儀器前走，便可知道他的體溫是多少，關(guān)于其原理，下列說(shuō)法正確的是（）A．人的體溫會(huì)影響周圍空氣溫度，儀器通過(guò)測(cè)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(cè)者的溫度有關(guān)C．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)的成分強(qiáng)D．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)且較長(zhǎng)波長(zhǎng)的成分強(qiáng)答案C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)，人的體溫的高低，直接決定了輻射的紅外線的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布，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，故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.2．(對(duì)黑體輻射的理解）對(duì)黑體輻射電磁波的波長(zhǎng)分布有影響的是()A．溫度 B．材料C．表面狀況 D．質(zhì)量答案A解析黑體輻射隨波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)，A正確.3．（黑體輻射的規(guī)律）下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是(）答案A解析隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度增加，輻射強(qiáng)度的極大值向著波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。4．（綜合）(多選)2006年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩名美國(guó)科學(xué)家,以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽(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黑體譜相關(guān)的說(shuō)法中，正確的是（)A．微波是指波長(zhǎng)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(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)答案ACD解析微波是指頻率在30MHz到300GHz的電磁波，即波長(zhǎng)在10－3m到10m的電磁波，故A項(xiàng)正確。物體中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射，所以黑體的熱輻射實(shí)際上是電磁輻射,而電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播,故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確.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)后，成功擬合了黑體輻射曲線,故D項(xiàng)正確。5．（能量子)(多選）關(guān)于對(duì)普朗克能量子假說(shuō)的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是(）A．振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一能量值εB．帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C．能量子與電磁波的頻率成正比D．這一假說(shuō)與現(xiàn)實(shí)世界相矛盾，因而是錯(cuò)誤的答案BC解析根據(jù)普朗克能量子假說(shuō)知,A錯(cuò)誤，B、C正確；普朗克能量子假說(shuō)反映的是微觀世界的特征，不同于宏觀世界，D錯(cuò)誤。6．（綜合）真空中，波長(zhǎng)為6.0×10－7m的單色光，問(wèn)：（1）這一單色光的頻率是多大?(2)此單色光的1個(gè)能量子的能量是多少焦？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)答案(1）5.0×1014Hz（2)3。315×10－19J解析(1)真空中光的傳播速度為3×108m/s,根據(jù)公式ν＝eq\f（c,λ)＝eq\f（3×108，6×10－7）Hz＝5。0×1014Hz。（2)1個(gè)能量子的能量ε＝hν＝6。63×10－34×5.0×1014J＝3.315×10－19J.B組:等級(jí)性水平訓(xùn)練7．（對(duì)熱輻射的理解)關(guān)于熱輻射,下列說(shuō)法中正確的是(）A．一般物體的熱輻射強(qiáng)度只與物體的溫度有關(guān)B．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，所以黑體一定是黑的C．一定溫度下，黑體輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布有一個(gè)極大值D．溫度升高時(shí),黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)增大的方向移動(dòng)答案C解析一般物體熱輻射，除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)，A錯(cuò)誤；黑體不反射電磁波，但自身可能輻射電磁波，看起來(lái)不一定是黑的，B錯(cuò)誤；黑體輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布僅與溫度有關(guān),隨溫度升高輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),C正確；D錯(cuò)誤。8．（能量子）紅光和紫光相比（）A．紅光能量子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大B．紅光能量子的能量較??；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大C．紅光能量子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小D．紅光能量子的能量較??；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小答案B解析紅光的波長(zhǎng)比紫光長(zhǎng)，則紅光的頻率比紫光低，所以紅光能量子的能量較?。辉谕环N介質(zhì)中紫光的折射率比紅光大，則傳播時(shí)紅光的速度較大，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。9．（綜合）人眼對(duì)綠光最為敏感,正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué),普朗克常量為6。63×10－34J·s，光速為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．3。8×10－19WC．7。0×10－18WD．1。2×10－18W答案A解析每秒有6個(gè)綠光的能量子射入瞳孔,所以察覺(jué)到綠光所接收到的最小功率為P＝eq\f（6\f（hc,λ)，t）＝eq\f（6×\f(6。63×10－34×3×108,530×10－9）,1)W≈2。3×10－18W。10．(綜合）紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道的閃光,每道閃光稱為一個(gè)光脈沖?，F(xiàn)有一紅寶石激光器,發(fā)射功率為P＝1.0×106W，所發(fā)射的光脈沖持續(xù)時(shí)間Δt＝1.0×10－11s，波長(zhǎng)為693.4nm,求：（普朗克常量h＝6。63×10－34J·s,光速c＝3。0×108m/s，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)（1）每個(gè)光脈沖的長(zhǎng)度；（2）每個(gè)光脈沖含有的能量子數(shù)。答案(1）3。0×10－3m（2)3。5×1013個(gè)解析(1）光脈沖的長(zhǎng)度即光的一個(gè)脈沖時(shí)間內(nèi)傳播的距離,可知每個(gè)光脈沖的長(zhǎng)度為:s＝cΔt＝3.0×108×1.0×10－11m＝3。0×10－3m。（2）每個(gè)光脈沖的能量為W＝PΔt＝1.0×106×1。0×10－11J＝1。0×10－5J。每個(gè)能量子的能量為ε＝heq\f(c,λ）＝6。63×10－34×eq\f(3.0×108,693.4×10－9）J≈2.868×10－19J。故每個(gè)光脈沖含有的能量子數(shù)n＝eq\f(W，ε)≈3.5×1013個(gè)。11．（綜合）某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10kW，在空氣中所發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)為187.5m。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1）該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)能量子？(2）若發(fā)射的能量子四面八方視為均勻的,求在離天線2.5km處，直徑為2m的環(huán)狀天線每秒接收的能量子的個(gè)數(shù)以及接收功率.答案(1）9.4×1030個(gè)(2)3.8×1023個(gè)4。0×10－4W解析（1)每個(gè)能量子的能量ε＝hν＝eq\f（hc，λ）＝eq\f（6.63×10－34×3×108,187。5)J＝1。0608×10－27J，則每秒鐘電臺(tái)發(fā)射上述波長(zhǎng)的電磁波的能量子數(shù)：N＝eq\f(Pt，ε)≈9.4×1030個(gè)。（2)設(shè)環(huán)狀天線每秒接收能量子數(shù)為n，以電臺(tái)發(fā)射天線為球心，則半徑為R的球表面積S＝4πR2，而環(huán)狀天線的面積S′＝πr2，所以n＝eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f(πr2,4πR2