2024-2025學(xué)年高中物理第十七章1能量量子化練習(xí)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE51能量量子化基礎(chǔ)鞏固1.關(guān)于對黑體的相識,下列說法正確的是()A.黑體只汲取電磁波,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.假如在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和汲取,最終不能從小孔射出,這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體解析:黑體自身輻射電磁波,不肯定是黑的,選項(xiàng)A錯(cuò)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),選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。小孔只汲取電磁波,不反射電磁波,因此小孔成了一個(gè)黑體,而不是空腔,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:C2.能正確說明黑體輻射試驗(yàn)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說明D.牛頓提出的能量微粒說解析:依據(jù)黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律:隨著溫度的上升,一方面各種波長的輻射強(qiáng)度都增加;另一方面輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動。只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿足的說明,故選項(xiàng)B正確。答案:B3.紅、橙、黃、綠四種單色光中,光子能量最小的是()A.紅光 B.橙光 C.黃光 D.綠光解析:在紅、橙、黃、綠四種顏色的光中,紅光的波長最長而頻率最小,由光子的能量ε=hν可知紅光光子能量最小。答案:A4.已知某種單色光的波長為λ,在真空中光速為c,普朗克常量為h,則電磁波輻射的能量子ε的值為()A.h解析:由波速公式v=λν可得ν=由光的能量子公式ε=hν=h故選項(xiàng)A正確。答案:A5.下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長關(guān)系的圖中,符合黑體輻射試驗(yàn)規(guī)律的是()解析:隨著溫度的上升,輻射強(qiáng)度增加,輻射強(qiáng)度的極大值向著波長較短的方向移動,選項(xiàng)A正確。答案:A6.(2024·上海卷)光子的能量與其()A.頻率成正比 B.波長成正比C.速度成正比 D.速度的二次方成正比解析:由E=hν、c=λν得E=hν=hcλ,可見光子的能量與其頻率成正比答案:A7.某激光器能放射波長為λ的激光,放射功率為P,c表示光速,h為普朗克常量,則激光器每秒放射的能量子數(shù)為()A.解析:每個(gè)能量子ε=hν=hcλ,每秒發(fā)射的總能量為P答案:A8.已知功率為100W燈泡消耗的電能的5%轉(zhuǎn)化為所發(fā)出的可見光的能量。假定所發(fā)出的可見光的波長都是560nm,計(jì)算燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)。光速c=3.0×108m/s,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。答案:1.4×1019個(gè)實(shí)力提升1.(多選)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狀況只與溫度有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D.黑體能夠完全汲取入射的各種波長的電磁波解析:依據(jù)熱輻射的定義知,選項(xiàng)A正確;依據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知,一般物體輻射電磁波的狀況除與溫度有關(guān)外,還與材料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),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;依據(jù)黑體的定義知選項(xiàng)D正確。答案:ACD2.(多選)對于帶電微粒的輻射和汲取能量時(shí)的特點(diǎn),以下說法正確的是()A.以某一個(gè)最小能量值一份一份地輻射B.輻射和汲取的能量是某一最小值的整數(shù)倍C.汲取的能量可以是連續(xù)的D.輻射和汲取的能量是量子化的解析:依據(jù)普朗克提出的理論知選項(xiàng)A、B、D正確,即能量是不連續(xù)的,而是量子化的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案:ABD3.(多選)黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律如圖所示,由圖可知()A.隨溫度的上升,各種波長的輻射強(qiáng)度都增加B.隨溫度的降低,各種波長的輻射強(qiáng)度都增加C.隨溫度的上升,輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動D.隨溫度的降低,輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動解析:由題圖可知,隨溫度的上升,各種波長的輻射強(qiáng)度都有所增加,且輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動,當(dāng)溫度降低時(shí),上述變更相反。故正確選項(xiàng)為A、C。答案:AC4.一束紅光從空氣射入玻璃,則這束紅光的能量子將()A.變小 B.變大C.不變 D.不能確定解析:能量子為ε=hν,光從空氣射入玻璃后頻率并不變更,因此選項(xiàng)C正確。答案:C5.★在自然界生態(tài)系統(tǒng)中,蛇與老鼠和其他生物通過養(yǎng)分關(guān)系構(gòu)成食物鏈,在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用。蛇是老鼠的天敵,它是通過接收熱輻射來發(fā)覺老鼠的。假設(shè)老鼠的體溫約37℃,它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長為λmin。依據(jù)熱輻射理論,λmin與輻射源的熱力學(xué)溫度T的關(guān)系近似為Tλmin=2.90×10-3m·K。則老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長為()A.7.8×10-5m B.9.4×10-6mC.1.16×10-4m D.9.7×10-8m解析:λmin=2答案:B6.神光Ⅱ裝置是我國自行研制的高功率固體激光系統(tǒng),利用它可獲得能量為2400J、波長λ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數(shù)為多少個(gè)?(取兩位有效數(shù)字)解析:每個(gè)光子的能量ε=hν=n=Eε=Eλhc=2400答案:4.2×1021個(gè)7.★太陽光垂直射到地面上時(shí),地面上1m2接收太陽光的功率為1.4kW,其中可見光部分約占45%。(1)假設(shè)認(rèn)為可見光的波長約為0.55μm,日地間距離R=1.5×1011m。普朗克常量h=6.63×10-34J·s,估算太陽每秒射出的可見光能量子數(shù)有多少個(gè);(2)若已知地球的半徑為6.4×106m,估算地球接收的太陽光的總功率。解析:(1)設(shè)地面上垂直陽光每平方米面積上每秒接收的可見光能量子數(shù)為n,則有Pt×45%=nhn=Pt·λ×45%hc則太陽每秒射出的可見光能量子數(shù)N=n·4π