人教版高中物理精講精練-必修3第23講：能量量子化 （原卷版）

第23講:能量量子化【考點梳理】考點一、熱輻射能量子1．普朗克的能量子概念(1)能量子：普朗克認為微觀世界中帶電粒子的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數倍，當帶電粒子輻射或吸收能量時，也只能以這個最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射，這樣的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，實驗測得h＝6.63×10－34J·s，ν為電磁波的頻率．(2)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范圍內取值是不連續(xù)的，即相鄰兩個值之間有一定距離．2．愛因斯坦的光子說光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光量子，簡稱光子．頻率為ν的光子的能量為ε＝hν.考點二、熱輻射1．概念：一切物體都在輻射電磁波，且輻射與物體的溫度有關，所以叫熱輻射．2．特點：溫度升高時，熱輻射中波長較短的成分越來越強．3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射．考點三、能量子1．概念：振動著的帶電微粒的能量只能是某個最小能量值的整數倍，這個最小的能量值ε叫能量子．2．大?。害牛絟ν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．愛因斯坦光子說：光是由一個個不可分割的能量子組成，能量大小為hν，光的能量子稱作光子．考點四、能級原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能級．原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，光子的能量等于前后兩個能級之差.【題型歸納】題型一：熱輻射、黑體和黑體輻射1．（2022·高二）下列說法正確的是（）A．只有溫度高的物體才會有熱輻射B．黑體只是從外界吸收能量，從不向外界輻射能量C．黑體可以看起來很明亮，是因為黑體可以反射電磁波D．一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關外，還與材料的種類和表面情況有關2．（2022·高二單元測試）關于對黑體的認識，下列說法正確的是（）A．黑體不僅能吸收電磁波，也能反射電磁波B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與材料的種類及表面狀況無關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表面經多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體3．（2023秋·高二課時練習）關于對黑體的認識，下列說法正確的是（）A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加，輻射強度極大值向波長較長的方向移動C．普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學的新紀元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表面經多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體題型二：黑體輻射的實驗規(guī)律4．（2023春·河南·高二校聯考期中）如圖是一種工業(yè)用的輻射式溫度計，是根據黑體輻射規(guī)律設計的，通過檢測物體輻射強度，推知物體的輻射溫度。如果被測物體的溫度升高了，關于物體的輻射強度以及輻射強度的極大值移動方向，正確的是（）

A．輻射強度增大，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動B．輻射強度增大，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動C．輻射強度減小，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動D．輻射強度減小，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動5．（2023·全國·高二專題練習）某氣體在、兩種不同溫度下的分子速率分布圖像如圖甲所示，縱坐標表示各速率區(qū)間的分子數占總分子數的百分比，橫坐標表示分子的速率；而黑體輻射的實驗規(guī)律如圖乙所示，圖乙中畫出了、兩種不同溫度下黑體輻射的強度與波長的關系，下列說法正確的是（）A．圖甲中>，圖乙中> B．圖甲中<，圖乙中<C．圖甲中<，圖乙中> D．圖甲中>，圖乙中<6．（2022春·黑龍江哈爾濱·高二校考期中）某氣體在T1、T2兩種不同溫度下的分子速率分布圖象如圖甲所示，縱坐標f（v）表示各速率區(qū)間的分子數占總分子數的百分比，橫坐標v表示分子的速率；而黑體輻射的實驗規(guī)律如圖乙所示，圖乙中畫出了T1、T2兩種不同溫度下黑體輻射的強度與波長的關系。下列說法正確的是（）A．圖甲中T1>T2，圖乙中T1>T2B．圖乙中溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動C．圖甲中溫度升高，所有分子的速率都增大D．圖乙中黑體輻射電磁波的情況不僅與溫度有關，還與材料的種類及表面狀況有關題型三：能量子的理解7．（2023秋·江蘇宿遷·高二泗陽縣實驗高級中學?？茧A段練習）下列關于能量量子化說法正確的是（）A．愛因斯坦最早提出了能量量子化假說 B．普朗克認為微觀粒子能量是連續(xù)的C．頻率為v的光的能量子為hv D．電磁波波長越長，其能量子越大8．（2022秋·江西吉安·高二江西省遂川中學校聯考期中）2022年5月5日，我國成功利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，實現了地球上1200公里間的量子態(tài)遠程傳輸，這次實驗的成功，意味著我國在量子通信網絡建設領域向前邁出了重要的一步。下列關于量子化的說法正確的是（

）A．愛因斯坦首先提出了“能量子”的概念 B．物體的長度是量子化的C．對于宏觀帶電物體，其電荷量是量子化的 D．能量子與電磁波的頻率成反比9．（2022秋·江西贛州·高二贛州市贛縣第三中學?？茧A段練習）以下關于光子的說法正確的是（）A．光子的能量跟它的頻率無關B．紫光光子的能量比紅光光子的能量小C．光子是具有質量、能量和體積的實物微粒D．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子題型四：能量子的的計算公式應用10．（2023·全國·高二專題練習）由中國健康發(fā)展研究中心發(fā)布《國民視覺健康報告》白皮書顯示，我國學生的近視患病率在逐年增加。課業(yè)負擔重、沉迷電子產品已成為影響青少年視力的兩大“殺手”?，F代醫(yī)學采用激光“焊接”視網膜技術來治療近視，所用激光的波長。已知普朗克常量，光在真空中傳播速度，則該激光中每個光子的能量為（）A． B． C． D．11．（2022春·內蒙古通遼·高二開魯縣第一中學?？茧A段練習）蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現老鼠的。假設老鼠的體溫為37℃，它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為，根據熱輻射理論，與輻射源的絕對溫度的關系近似為，普朗克常量。那么老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長和老鼠發(fā)出的這種最強的熱輻射每份能量子（又叫作光子）的能量分別是（）A．

B．

C．

D．

12．（2022秋·河南鶴壁·高二鶴壁高中?？茧A段練習）科學家設想在未來的宇航事業(yè)中利用太陽帆來加速星際飛船．設某飛船所在地每秒每單位面積接收的光子數為n，光子平均波長為，太陽帆板面積為S，反射率為100%，光子動量．設太陽光垂直射到太陽帆板上，飛船總質量為m，則飛船加速度的表達式為（

）A． B． C． D．【雙基達標】一：單選題13．（2023秋·浙江杭州·高二校聯考期末）在能量量子化研究的歷程中，以下說法中正確的是（）A．黑體即不反射電磁波，也不向外輻射電磁波B．一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度無關C．類似于能量的量子化，任何物體的帶電量也是“量子化”的D．麥克斯韋建立了電磁場理論，并用實驗捕捉到了電磁波14．（2023秋·安徽黃山·高二統(tǒng)考期末）關于物理學史，下列說法正確的是（）A．庫侖不僅提出了場的概念，而且直觀地描繪了場的清晰圖像B．赫茲通過測量證明在真空中，電磁波具有與光相同的速度C．麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在D．愛因斯坦首先提出當帶電微粒輻射或吸收能量時，是以最小能量值為單位一份份地輻射或吸收的，這個不可再分的最小能量值叫做能量子15．（2023秋·河南鄭州·高二統(tǒng)考期末）下列關于電磁波、能量子和熱輻射的說法正確的是（）A．在真空中，頻率越高的電磁波傳播速度越大B．麥克斯韋提出變化的電場產生磁場C．頻率越高的電磁波傳播的能量子的能量越低D．高溫物體會發(fā)生熱輻射，低溫物體不會熱輻射16．（2023·全國·高二專題練習）對宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點。關于黑體輻射，下列說法正確的是（）A．溫度低于0℃的物體不會輻射電磁波B．黑體不會輻射電磁波C．愛因斯坦提出的能量子假說，能夠很好地解釋黑體輻射規(guī)律D．黑體輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數倍17．（2023秋·遼寧錦州·高二渤海大學附屬高級中學?？计谀┫铝姓f法正確的是（）A．磁感線總是從磁體的北極出發(fā)，終止于磁體的南極B．赫茲通過實驗捕捉到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁理論C．微觀世界的某些極少數帶電微粒的能量的變化可以是連續(xù)的D．一小段通電導線在某處不受磁場力，該處磁感應強度一定為零18．（2022秋·遼寧鞍山·高二岫巖高中校考期中）關于電磁感應現象、電磁波、能量量子化，下列說法正確的是（）A．閉合導線的一部分在磁場中運動時，一定會產生感應電流B．赫茲首次用實驗證實了電磁波的存在，做變速運動的電荷會在空間產生電磁波C．電磁鐵的原理是利用電磁感應現象制成的，麥克風是電流的磁效應D．愛因斯坦為了解釋黑體輻射現象，第一次提出了能量量子化理論19．（2022·高二課時練習）紅外線熱像儀可以監(jiān)測人的體溫，當被測者從儀器前走過時，便可知道被測者的體溫是多少。關于紅外線熱像儀測體溫的原理，下列說法正確的是（）A．人的體溫會影響周圍空氣溫度，儀器通過測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，反射情況與被測者的體溫有關C．被測者會輻射紅外線，所輻射紅外線的強度以及按波長的分布情況與溫度有關，溫度高時輻射強，且較短波長的輻射強度大D．被測者會輻射紅外線，所輻射紅外線的強度以及按波長的分布情況與溫度有關，溫度高時輻射強，且較長波長的輻射強度大20．（2022春·福建寧德·高二期末）第五代移動通信技術，簡稱，將開啟萬物互聯時代：車聯網、物聯網、智慧城市、自動駕駛技術等將逐一實現。應用頻段的無線電波傳送信號，相比于現有的（頻段）而言，所應用的無線電波（）A．在真空中的波長更長 B．在真空中的波長更短C．在真空中的傳播速度更小 D．在真空中的傳播速度更大21．（2023秋·高二課時練習）某裝置是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，光速，則該紫外激光所含光子數為多少個？（結果保留2位有效數字）22．（2021·高二單元測試）經測量，人體表面輻射本領的最大值落在波長為940μm處，根據電磁輻射的理論得出，物體最強輻射的波長與物體的絕對溫度的關系近似為Tλm=2.90×10-1mK，由此估算人體表面的溫度和輻射的能量子的值各是多少？(h=6.63×10-34J·s)【高分突破】一、單選題23．（2022·高二單元測試）關于黑體輻射圖像如圖所示，下列判斷正確的是（）A．T1>T2>T3>T4B．T1<T2<T3<T4C．T1=T2=T3=T4D．測量某黑體任一波長的光的輻射強度可以得知其溫度24．（2022秋·湖南常德·高二漢壽縣第一中學校考階段練習）如圖所示為黑體輻射的規(guī)律，由此圖象得到下列結論正確的是（）A．隨著溫度的降低，各種波長的輻射強度都增大B．隨著溫度的降低，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關D．黑體熱輻射的強度與波長無關25．（2023春·湖北武漢·高二武漢中學?？茧A段練習）關于黑體與黑體輻射，下列說法正確的是（

）A．一般物體輻射電磁波的情況與溫度無關，只與材料的種類及表面情況有關B．黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，所以看起來是黑色的C．隨著溫度的升高，黑體輻射電磁波的輻射強度將會增加D．黑體輻射隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動26．（2022秋·江蘇泰州·高二統(tǒng)考期末）2020年12月我國在量子計算領域取得了重大成果，構建了一臺76個光子100個模式的量子計算機“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計算機“富岳”快一百萬億倍。下列關于能量子的說法中正確的是（）A．能量子假設是由愛因斯坦最早提出來的 B．能量子表示微觀世界的不連續(xù)性觀念C．電磁波波長越長，其能量子的能量越大 D．能量子是類似于質子、中子的微觀粒子27．（2023秋·高二課時練習）關于能量量子化，下列說法正確的是（）A．能量子假設最早是由愛因斯坦提出來的B．微觀粒子的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數倍C．電磁波的波長越長，其能量子越大D．能量子假說與宏觀世界中對能量的認識相矛盾，因而它一定是錯誤的觀點28．（2021秋·江蘇蘇州·高二常熟中學?？茧A段練習）下列關于熱輻射和黑體輻射的說法不正確的是（）A．一切物體都在輻射電磁波B．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波C．黑體輻射強度的極大值跟溫度無關D．一般物體輻射電磁波的強度與溫度有關29．（2021·高二課時練習）硅光電池是將光輻射的能量轉化為電能。若有個波長為的光子打在硅光電池極板上，這些光子的總能量為為普朗克常量，為真空中的光速（）A． B． C． D．二、多選題30．（2023·全國·高二專題練習）下列關于能量量子化的說法正確的是（）A．能量子假說是由愛因斯坦最早提出來的B．能量子與電磁波的頻率成正比C．帶電微粒輻射和吸收能量時是一份一份不連續(xù)的D．電磁波波長越長，其能量子越大31．（2023·全國·高二專題練習）關于普朗克“能量量子化”的假設，下列說法正確的是（）A．認為帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份的B．認為能量值是連續(xù)的C．認為微觀粒子的能量是量子化的、連續(xù)的D．認為微觀粒子的能量是分立的32．（2022春·北京海淀·高二清華附中?？计谀┯嘘P量子理論及相關現象，下列說法中正確的是（）A．能量量子化的觀點是普朗克首先提出的B．在光電效應現象中，遏止電壓與入射光的頻率成正比C．一群處于激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時，最多能輻射出6種頻率的光子D．射線、射線、射線都是波長極短的電磁波33．（2023秋·河南鄭州·高二?？茧A段練習）1900年德國物理學家普朗克在研究黑體輻射時提出了一個大膽的假說，即能量子假說，下列說法屬于能量子假說內容的是（）A．物質發(fā)射（或吸收）能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進行的B．能量子假說中將每一份能量單位，稱為“能量子”C．能量子假說中的能量子的能量ε=hν，ν為帶電微粒的振動頻率，h為普朗克常量D．能量子假說認為能量是連續(xù)的，是不可分割的34．（2023·全國·高二專題練習）黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，由圖可知（）A．隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加B．隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動C．隨溫度降低，各種波長的輻射強度都增加D．隨溫度降低，輻射強度的極大值向頻率較高的方向移動35．（2021秋·福建廈門·高二廈門一中校考期中）以下說法中正確的是（）A．麥克斯韋提出了電磁場理論，預言了電磁波并用實驗證實了電磁波的存在B．根據麥克斯韋的電磁場理論，只要有變化的電場，就可以形成電磁波C．普朗克最早提出量子假說，開創(chuàng)了量子理論的新時代D．量子假說認為，物質輻射（或吸收）的能量只能是某一最小能量單位的整數倍36．（2023春·甘肅張掖·高二高臺縣第一中學