13.5 能量量子化（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中必修第三册物理（人教版2019）

13.5　能量量子化 [见学生用书P87] 有一个成语叫作“炉火纯青”，请你从物理学的角度对此进行解释说明。 【答案】 原意说的是道士炼丹时候的温度控制，温度高低主要是看火焰的颜色，温度低的时候，是偏红的，温度最高的时候，才呈现青色，所以炉火纯青表示温度已经足够高了。黑体辐射与温度之间有着密切的关系，热辐射的光谱是连续光谱，辐射光谱的性质与温度有关，在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光。但当物体被加热到500 ℃左右时，开始发出暗红色的可见光，随着温度的不断上升，光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多，大约在1 500 ℃时就会变成明亮的白炽光。这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高，光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。因此，火焰颜色也随之而改变。 1．下列科学家中首先提出能量子的概念的是(　C　) A．赫兹 B．安培 C．普朗克 D．焦耳 2．下列关于热辐射和黑体辐射说法错误的是(　B　) A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 3．下列宏观概念是“量子化”的是(　C　) A．物体的质量 B．木棒的长度 C．花生米的粒数 D．物体的动能 【解析】 粒数的数值只能取正整数，不能取小数或分数，因而是不连续的，是量子化的。其他三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，C正确。 4．下列说法正确的是(　A　) A．黑体辐射只与温度有关 B．改变放射性物质的温度或者压强，可以改变其半衰期 C．连续谱也可用于光谱分析 D．有的原子的发射光谱是线状谱，有的原子的发射光谱是连续谱 【解析】 对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料等因素有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与温度有关，A正确；放射性元素的衰变快慢由核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，B错误；每种元素都有自己的特征谱线，光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线。明线光谱和吸收光谱都是元素的特征光谱，光谱分析时，既可用明线光谱也可用吸收光谱，但不能用连续谱，C错误；所有原子的发射光谱都是线状谱，D错误。 5．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是(　C　) A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温 B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关 C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强 D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强 【解析】 根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，C正确。 6．下列关于辐射强度与波长的关系的说法正确的是(　C　) A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度太高了 C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强 D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高 【解析】 由辐射强度随波长变化关系可知，随着温度的升高，各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波，C正确。 7．人体表面辐射本领最大值落在波长为940 μm处，它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？ 【答案】 红外辐射　2.12×10－22 J。 【解析】 查表可得波长为940 μm的辐射为红外辐射， ε＝hν＝h＝ J≈2.12×10－22 J。 8．对应于3.4×10－19 J的能量子，求其电磁辐射的频率和波长。(h＝6.63×10－34 J·s) 【答案】 5.13×1014Hz 　5.85×10－7 m。 【解析】 根据ε＝hν可得 v＝＝ Hz≈5.13×1014 Hz； 波长λ＝＝ m≈5.85×10－7 m。 9．(多选)某光源放出波长在500～600 nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(　BC　) A．2.0×1024 B．2.9×1024 C．2.7×1024 D．1.5×1024 【解析】 每秒发出的光子数与发光功率和波长之间的关系为n＝，故光子数的范围在2.5×1024～3.0×1024个之间。故选BC。 10．用紫