【名師一號(hào)】2021年人教版物理雙基限時(shí)練-選修3-5：第十七章《波粒二象性》1

雙基限時(shí)練(七)能量量子化1．紅、橙、黃、綠四種單色光中，能量最小的是()A．紅光 B．橙光C．黃光 D．綠光答案A2．以下宏觀概念哪些是“量子化”的()A．人的身高 B．人的體重C．物體的動(dòng)量 D．班里同學(xué)個(gè)數(shù)答案D3．(多選題)對(duì)于帶電微粒的輻射和吸取能量時(shí)的特點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的是()A．以某一個(gè)最少能量值一份一份地輻射和吸取B．輻射和吸取的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸取的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸取的能量是量子化的答案ABD4．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＝3.0×108A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18W解析人眼察覺(jué)到的最小功率P＝eq\f(E,t)E＝6εε＝hνν＝eq\f(c,λ)得P＝eq\f(6hc,λ)＝eq\f(6×6.63×10－34×3.0×108,530×10－9)W＝2.3×10－18W.答案A5．關(guān)于對(duì)熱輻射的生疏，下列說(shuō)法中正確的是()A．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸取電磁波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)的分布狀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．答案B6．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)量解析由黑體輻射試驗(yàn)可知，隨著溫度的上升輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，由此知波長(zhǎng)的分布與溫度有關(guān)，選項(xiàng)A正確．答案A7．某激光器能放射波長(zhǎng)為λ的激光，放射功率為P，真空中光速為c，普朗克常量為h，則該激光器每秒放射的光量子數(shù)為()A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cλP,h) D.eq\f(hλP,c)答案A8．(多選題)黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律如圖所示，由圖可知()A．隨溫度上升，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加B．隨溫度降低，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加C．隨溫度上升，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)D．隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)答案AC9．(多選題)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)覺(jué)了宇宙微波背景輻射的黑體譜外形及其溫度在不同方向上的微小變化．他們的精彩工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)爭(zhēng)辯進(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的黑體譜相關(guān)的說(shuō)法中正確的是()A．微波是指波長(zhǎng)在10－3m到10mB．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．普朗克在爭(zhēng)辯黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假設(shè)解析微波是一種電磁波，傳播不需要介質(zhì)，A對(duì)，B錯(cuò)；由于分子和原子的熱運(yùn)動(dòng)引起的一切物體不斷向外輻射的電磁波又叫熱輻射，C正確，D正確．答案ACD10．神光“Ⅱ”裝置是我國(guó)最大規(guī)模，國(guó)際上也是為數(shù)不多的高功率固體激光系統(tǒng)，利用它可獲得2400J、波長(zhǎng)為0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則該紫外激光所含光子個(gè)數(shù)為多少？(保留兩位有效數(shù)字，光速c＝3.0×108解析E＝nε，ε＝hν＝heq\f(c,λ)，得n＝eq\f(E,ε)＝eq\f(Eλ,hc)＝eq\f(2400×0.35×10－6,6.63×10－34×3.0×108)＝4.2×1021個(gè)．答案4.2×1021個(gè)11．煉鋼工人通過(guò)觀看爐內(nèi)顏色，就可以估量出爐內(nèi)溫度，這是依據(jù)什么道理？答案黑體輻射與溫度之間有著親密的關(guān)系，熱輻射的光譜是連續(xù)的，輻射光譜的性質(zhì)與溫度有關(guān)，同一物體在不同溫度下所輻射的能量，在不同光譜區(qū)域的分布是不均勻的，而溫度越高，光譜中與能量最大值的輻射相對(duì)應(yīng)的頻率也越高，頻率不同，光的顏色是不同的．因此，煉鋼工人依據(jù)觀看爐內(nèi)顏色，就可以估量爐內(nèi)溫度．12．閱讀如下資料并回答問(wèn)題：自然界中的物體由于具有肯定的溫度，會(huì)不斷向外輻射電磁波，這種輻射與溫度有關(guān)，因此被稱為熱輻射．熱輻射具有如下特點(diǎn)：①輻射的能量中包含各種波長(zhǎng)的電磁波；②物體溫度越高，單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射的能量越大；③在輻射的總能量中，各種波長(zhǎng)所占的百分比不同．處于肯定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí)，也要吸取由其他物體輻射的電磁能量，假如它處在平衡狀態(tài)，則能量保持不變．若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸取的影響，我們定義一種抱負(fù)的物體，它能100%地吸取入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體．單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體確定溫度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中常量σ＝5.67×10－8W/(m2·K4)．在下面的問(wèn)題中，把爭(zhēng)辯對(duì)象都簡(jiǎn)潔地看成黑體．有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式：太陽(yáng)半徑RS＝6.96×105km，太陽(yáng)表面溫度T＝5770K，火星半徑r＝3395km，球面積S＝4πR2，其中(1)太陽(yáng)熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長(zhǎng)為2×10－7～1×10－5m(2)每小時(shí)從太陽(yáng)表面輻射的總能量為多少？(3)火星受到來(lái)自太陽(yáng)的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為πr2(r為火星半徑)的圓盤上，已知太陽(yáng)到火星的距離約為太陽(yáng)半徑的400倍，忽視其他天體及宇宙空間的輻射，試估算火星的平均溫度．解析首先由頻率公式ν＝eq\f(c,λ)，求出太陽(yáng)輻射的頻率范圍，然后依據(jù)單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體確定溫度的關(guān)系式P0＝σT4，求出每小時(shí)太陽(yáng)輻射的總能量，接著可認(rèn)為太陽(yáng)各個(gè)方向均勻輻射，即能量均勻分布到各個(gè)方向上，通過(guò)太陽(yáng)輻射的總能量即可求出火星單位面積單位時(shí)間吸取的能量，最終認(rèn)為火星達(dá)到熱平衡時(shí)吸取的能量等于輻射的能量，即可求出火星的溫度．(1)由ν＝eq\f(c,λ)得，ν1＝eq\f(c,λ1)＝eq\f(3×108,2×10－7)Hz＝1.5×1015Hz，ν2＝eq\f(c,λ2)＝eq\f(3×108,1×10－5)Hz＝3×1013Hz，所以輻射的頻率范圍是3×1013～1.5×1015Hz.(2)每小時(shí)從太陽(yáng)表面輻射的總能量E＝P0t·S＝σT4t·4πReq\o\al(2,S)，式中t＝3600s，代入數(shù)據(jù)得E＝5.67×10－8×57704×3600×4×3.14×(6.96×105×103)2J＝1.38×1030J.(3)火星單位時(shí)間內(nèi)吸引來(lái)自太陽(yáng)的輻射能量P入＝4πReq\o\al(2,S)σT4·eq\f(πr2,4π·400RS2)＝eq\f(πσT4r2,160000)火星單位時(shí)間單位面積內(nèi)向外輻射的能量為σT′4所以火星單位時(shí)間內(nèi)向外輻射的能量P出＝4πr