第13章 5. 能量量子化-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第三册同步练习（人教版2019）

练 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） 知识点 1 热辐射 1. （多选） 关于热辐射， 下列说法正确的是 （ ） A. 物体在室温时辐射的主要成分是波长 较短的电磁波 B. 随着温度的升高， 热辐射中较长波长 的成分越来越多 C. 给一块铁块加热依次呈现暗红、 赤红、 橘红等颜色 D. 辐射强度按波长的分布情况随物体的 温度而有所不同， 这是热辐射的一种 特性 2. 关于对黑体的认识， 下列说法正确的是 （ ） A. 我们看到的大都是反射光， 由于黑体 能吸收大部分的电磁波， 反射的比较 少， 故看上去是黑的 B. 黑体既不反射电磁波， 也不向外辐射 电磁波 C. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布 只与温度有关， 与材料的种类及表面 状况无关 D. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布 不仅与温度有关， 与材料的种类及表 面状况也有关 知识点 2 能量子 3. 首次提出的 “微观粒子的能量是量子化 的” 这一观念， 与下列物理常量相关的是 （ ） A. 引力常量 G B. 普朗克常量 h C. 静电力常量 k D. 阿伏加德罗常数 N A 4. 光在真空中传播， 每份光子的能量取决于 光的 （ ） A. 振幅 B. 强弱 C. 频率 D. 速度 5. 把 “能量子” 概念引入物理学的物理学家 是 （ ） A. 托马斯·杨 B. 麦克斯韦 C. 普朗克 D. 赫兹 6. 光子的能量与其 （ ） A. 频率成正比 B. 波长成正比 C. 速度成正比 D. 速度平方成正比 7. （多选） 下列说法正确的是 （ ） A. 为了克服经典电磁学对黑体辐射现象 解释的困难， 德国物理学家普朗克提 出了能量的量子化假说， 解决了黑体 辐射的理论困难， 揭开了物理学崭新 的一页 B. 普朗克还提出了光量子理论， 即光在 传播过程中， 能量是不连续的， 它是 5.能量量子化 基 础 练 习 118 第十三章 电磁感应与电磁波初步 练 由数值分立的能量子组成的 C. 普朗克是受到了爱因斯坦理论的启发 才提出的量子论 D. 量子论认为微观粒子处于一系列不连 续的能量状态之中 8. 下列宏观概念中， 是量子化的有 （ ） A. 物体的质量 B. 弹簧振子的能量 C. 汽车的个数 D. 卫星绕地球运行的轨道 知识点 3 能级 9. （多选） 根据能级理论， 下列说法正确的 是 （ ） A. 通常情况下， 原子处于能量最高的状 态， 这是最稳定的 B. 处于较高能量状态的原子是不稳定的， 会自发地向外辐射能量 C. 虽然原子的能级是分立的， 但放出的 光子能量却是连续的 D. 原子能级跃迁时， 辐射或吸收光子的 能量取决于两个轨道的能量差 10. 根据能级理论， 一个氢原子从 n=3 的高 能级跃迁到 n=1 的低能级时， 该氢原子 （ ） A. 吸收光子， 能量减小 B. 放出光子， 能量减小 C. 放出光子， 能量变大 D. 吸收光子， 能量变大 11. （多 选 ） 光 子 的 发 射 和 吸 收 过 程 是 （ ） A. 原子从基态跃迁到激发态要放出光 子， 放出光子的能量等于原子在始、 末两个能级的能量差 B. 原子不能从低能级向高能级跃迁 C. 原子吸收光子后从低能级向高能级跃 迁， 放出光子后从较高能级跃迁到较 低能级 D. 原子无论是吸收光子还是放出光子， 吸收的光子或是放出的光子的能量都 等于始、 末两个能级的能量差 12. （多选 ） 原子的能量量子化现象是指 （ ） A. 原子的能量是不可以改变的 B. 原子的能量与电子的轨道无关 C. 原子的能量状态是不连续的 D. 原子具有分立的能级 13. 下列说法不正确的是 （ ） A. 普朗克提出 “振动着的带电微粒的能 量只能是某一最小能量值 ε 的整数 倍”， 从而建立了 “能量量子化” 观点 B. 如果某种物体能够完全吸收入射的各 种波长的电磁波， 而不发生反射， 这 种物体就被称为 “黑体” C. 我们周围的一切物体都在辐射电磁 波， 这种辐射与温度无关 D. 爱因斯坦指出 “光不仅在发射和吸收 时， 能量是一份一份的， 而且光本身 就是由一个一个不可分割的能量子组 提 升 练 习 119 练 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） 成的” 14. （多选） 下列说法正确的是 （ ） A. 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子 的概念， 成为量子力学的奠基人之一 B. 能级理论第一次将量子观念引入原子 领域， 提出了量子化和跃迁的概念， 成功地解释了各种原子光谱的实验 规律 C. 电子、 质子、 中子等微观粒子的运动 规律， 可以用经典力学来说明 D. 计算机和智能手机的制造 、 激光技 术， 都离不开量子力学 15. 氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红 光的频率为 淄 1 ， 从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率为 淄 2 ， 已知普朗克常 量为 h ， 若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m ， 则 （ ） A. 吸收光子的能量为 h淄 1 +h淄 2 B. 辐射光子的能量为 h淄 1 +h淄 2 C. 吸收光子的能量为 h淄 1 -h淄 2 D. 辐射光子的能量为 h淄 2 -h淄 1 16. （多选） 1900 年 12 月 24 日， 普朗克把 量子论带到了我们这个世界。 以下哪些 概念不是量子化的 （ ） A． 高二 （ 17 ） 班的学生数 B． 物体的动能 C． 毛毛家今年收获马家柚的个数 D． 教室的高度 17． 如图所示 ， 高效而环 保的光催化捕蚊器采 用蚊子喜爱的紫外线 诱捕蚊子 。 捕蚊器发 射的紫外线的频率为 8.0×10 14 Hz ， 普朗克常量 h 取 6.6×10 -34 J · s ， 则下列说法正确的是 （ ） A． 紫外线可用于加热理疗 B． 紫外线的频率比可见光小 C． 该紫外线在真空中的波长为 2.4×10 23 m D． 该紫外线能量子的能量为 5.28×10 -19 J 第 17 题图 120 参考答案与解析 做变速运动的电荷产生变化的磁场， 其周围空间可能会 产生电磁波， C 正确； 麦克斯韦从理论上预言了电磁波 的存在， 赫兹通过实验证实了电磁波的存在， D 错误。 5. C 【解析】 在真空中各种频率的电磁波传播速度 相同， 由 c＝fλ 知， 波长与频率成反比； T＝ 1 f ＝ λ c ， 周期 与波长成正比。 6. D 【解析】 所有的电磁波在真空中都具有相同的 波速， 而射线的频率和能量最大， 无线电波的频率与能 量最小， 对于不同电磁波的波长， 无线电波最长， γ 射 线最短， 故选 D 。 7. D 【解析】 图 A 是稳定的电场， 不能产生磁场， 故 A 错误； 图 B 与图 C 是均匀变化的电场， 产生恒定 不变的磁场， 也不能形成电磁波， 故 B 、 C 错误； 图 D 是按正弦函数规律周期性变化的电场， 会产生同频率的 周期性变化的磁场， 能形成电磁场， 向外发射电磁波， 故 D 正确。 8. AB 【解析】 在电磁波谱中， 无线电波一般可用 于通信， 故 A 正确； X 射线具有较强的穿透能力， 过量 的 X 射线辐射会引起生物体的病变， 故 B 正确； γ 射线 是波长最短的电磁波， 它可以摧毁病变的细胞， 故 C 错 误； 紫外线主要用来消毒， 故 D 错误。 9. C 【解析】 波长顺序由短到长排列， 电磁波谱可 大致分为 γ 射线 （伽马射线）、 X 射线 （伦琴射线）、 紫 外线、 可见光、 红外线、 微波、 无线电波， 故 C 正确， A 、 B 、 D 错误。 10. B 【解析】 微波炉能利用电磁波加热食物， 则说 明电磁波具有能量， 故 ① 正确； 电磁波能在真空中传 播， 则说明其自身也是一种物质， 不能体现能量， 故 ② 错误； 太阳能热水器能将太阳能转化为内能， 从而体现 电磁波具有能量， 故 ③ 正确； 电磁波能在介质中传播， 也不能说明电磁波具有能量， 故 ④ 错误。 故选 B 。 11. D 【解析】 声音不能在真空中传播， 拨打真空罩 中的手机不能听到手机铃声； 手机接收的是电磁波信 号， 能在真空中传播， 真空罩中的手机能接收到呼叫信 号， 故能看到 A 上显示的 B 的号码 。 故 D 正确 ， A 、 B 、 C 错误。 12. B 【解析】 光纤通信是以光通信， 需要用到光导 纤维， 不是无线传播， A 错误， 由于微波的性质更接近 于光波， 大致沿直线传播， 不能沿地球表面绕射， 同时 在传输过程中信号存在衰减等， 因此人类用通信卫星作 中继站， B 正确； 电磁波的种类很多， 长期被一些射线 或微波照射会对人体产生危害， C 错误； 电磁波的传播 不需要介质， 能在真空中传播， D 错误。 13. BD 【解析】 包括可见光在内的无线电波、 红外 线、 紫外线、 X 射线等都称为电磁波， 故 A 错误； 根据 电磁波理论可知， 周期性变化的电场产生周期性变化的 磁场， 故 B 正确； 声波属于机械波， 它的传播离不开介 质， 电磁波可在真空中传播， 故 C 错误； 雷达的工作原 理是发射电磁波对目标进行照射并接收其回波， 由此获 得目标至电磁波发射点的距离、 距离变化率 （径向速 度）、 方位、 高度等信息， 故 D 正确。 14. C 【解析】 电饭锅是利用电流的热效应， 不符合 题意， 故 A 错误； 洗衣机采用的是电动机原理， 故不是 应用电磁波工作的， 故 B 错误； 微波炉是利用微波的频 率与水的频率接近， 从而使水产生共振的现象， 故 C 正 确； 台灯是利用电能转化为光能的现象工作的， 故 D 错误。 15． AC 【解析】 航班与卫星间联系主要以微波的形 式传播， 微波遇到大气中的电离层就反射了， A 正确； MH370 发出的电磁波， 频率是可以改变的， B 错误； 飞 机上的电子设备也能产生变化的电磁场， 从而形成电磁 波也向外辐射电磁波， 故 C 正确， D 错误。 16． BD 【解析】 电磁波的波速与介质性质有关， 与 频率无关， 故 A 错误； 由 v=λf ， 知电磁波的波速与电磁 波的频率和传播介质有关， 故 B 正确； 电磁波在不同介 质中传播时， 波速变化， 频率不变， 由 v=λf ， 知波长会 变化， 故 C 错误； 电磁波在传播时频率不变， 故 D 正确。 17． D 【解析】 可见光属于电磁波， A 错误； 电磁波 的传播不需要介质， B 错误； 电磁波看不见也摸不着， 但电磁波是物质， C 错误； 电磁波本质是在空间中传播 的变化的电磁场， D 正确。 故选 D 。 18． C 【解析】 微波炉的频率范围是 f 1 =2×10 5 ~3×10 5 MHz ； X 射线的频率范围是 f 2 =10 10 ~10 14 MHz ； 广播电台 的短波频率是 f 3 =6~30 MHz ， 因此有 f 3 <f 1 <f 2 ， A 、 B 、 D 错误， C 正确。 故选 C 。 19． C 【解析】 由于红外线的热效应最明显， 因此 A 处照射到的电磁波中一定含有红外线。 故选 C 。 20． BCD 【解析】 红外线测温仪是利用了红外线的 热效应， 故 A 错误； X 射线具有穿透性、 荧光性和摄影 效应的特性， 所以可以用来做胸透， 故 B 正确； γ 射线 能量高、 穿透力强， 医院常用 γ 射线照射癌细胞治疗癌 症， 故 C 正确； 医用紫外灭菌灯是利用了紫外线的消毒 特性， 故 D 正确。 故选 BCD 。 5.能量量子化 1． CD 【解析】 物体在室温时辐射的主要成分是波 长较长的电磁波， 以不可见的红外光为主， 故 A 错误； 随着温度的升高热辐射中较短波长的成分越来越多， 故 B 错误； 给一块铁块加热依次呈现暗红、 赤红、 橘红等 颜色， 故 C 正确； 辐射强度按照波长的分布情况随物 体的温度而有所不同， 这是热辐射的一种特性， 故 D 正确。 2． C 【解析】 能 100% 地吸收入射到其表面的电磁辐 43 第三册 （人教版）高 中 物 理 必 修 射， 这样的物体称为黑体， 故 A 错误； 黑体虽然不反射 电磁波， 但是却可以向外辐射电磁波， 故 B 错误； 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关， 与材料 的种类及表面状况无关， C 正确， D 错误。 3． B 【解析】 首次提出 “微观粒子的能量是量子化 的” 这一观念， 与普朗克常量 h 相关， 故 B 项正确。 4． C 【解析】 光在真空中传播， 每份光子的能量取 决于光的频率， 频率越大， 光子的能量越大， 故选 C 。 5． C 【解析】 普朗克引入能量子的概念， 得出黑体 辐射的强度按波长分布的公式， 与实验符合得非常好， 并由此开创了物理学的新纪元， 故选 C 。 6． A 【解析】 根据 E=h淄 可知， 光子的能量与频率 成正比， 故选 A 。 7． AD 【解析】 年轻的爱因斯坦认识到了普朗克能 量子假说的意义， 他把能量子假设进行了推广， 提出了 光子说， 故 B 、 C 错误。 8． C 【解析 】 量子一词来自拉丁语 quantus ， 意为 “多少”， 代表 “相当数量的某事”。 在物理学中常用到 量子的概念， 量子是一个不可分割的基本个体。 “量子 化” 指其物理量的数值会是一些特定的数值， 而不是任 意值。 汽车的个数的数值只能取正整数， 不能取分数或 小数， 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， 故选 C 。 9． BD 【解析】 通常情况下， 原子处于能量最低的 状态， 这是最稳定的状态， 故 A 错误， B 正确； 由于原 子的能级是分立的， 所以放出的光子的能量也是分立 的， 故 C 错误； 氢原子在辐射光子时， 能量减小， 吸收 光子， 能量增加， 能级间跃迁吸收的光子必须等于两能 级间的能级差， 才能被吸收发生跃迁， 故 D 正确。 10． B 【解析】 一个氢原子从 n=3 能级跃迁到 n=1 能 级， 即从高能级向低能级跃迁， 释放光子， 能量减少， 故选 B 。 11． CD 【解析】 原子从基态跃迁到激发态要吸收光 子， 吸收能量， 故 A 错误； 原子吸收光子后从低能级向 高能级跃迁， 放出光子后从较高能级跃迁到较低能级， 故 B 错误， C 正确； 原子无论是吸收光子还是放出光 子， 吸收的光子或是放出的光子的能量等于始、 末两个 能级的能量差， D 正确。 12． CD 【解析 】 原子的能量通过跃迁是可以改变 的， A 错误； 电子的轨道改变和原子的能量变化是对应 的， B 错； 原子的能量状态是不连续的、 量子化的， 因 此具有分立的能级， C 、 D 正确。 13． C 【解析】 根据 “黑体辐射” 以及对黑体辐射的 研究， 普朗克提出 “振动着的带电微粒的能量只能是某 一最小能量值 着 的整数倍”， 从而建立了 “能量量子化” 观点， 故 A 正确； 根据 “黑体辐射” 以及对黑体辐射的 研究， 如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电 磁波， 而不发生反射， 这种物体就被称为 “黑体”， 故 B 正确； 我们周围的一切物体都在辐射电磁波， 这种辐 射与温度有关， 故 C 错误； 爱因斯坦提出了光子的概 念， 指出 “光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的， 而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的”， 故 D 正确。 本题选择不正确的， 故选 C 。 14． AD 【解析】 普朗克通过研究黑体辐射提出能量 子的概念， 成为量子力学的奠基人之一， 故 A 正确； 并 不是能级理论第一次将量子观念引入原子领域， 故 B 错 误； 电子、 质子、 中子等微观粒子的运动规律， 不能用 经典力学来说明， 故 C 错误； 计算机和智能手机的制 造、 激光技术， 都离不开量子力学， 故 D 正确。 15． D 【解析】 氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐 射红光， E m -E n =h淄 1 ， 从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫光 E k -E n =h淄 2 ， 则从能级 k 跃迁到能级 m 有 E k -E m = （ E k -E n ） - （ E m -E n ） =h淄 2 -h淄 1 ， 因红光的能量小于紫光的能量， 故能 量降低辐射光子， 故选 D 。 16． BD 【解析】 量子化的物理量变化是不连续的， 一份一份变化的， 学生人数、 马家柚的个数是量子化 的， 物体的动能、 教室的高度不是量子化的变化。 故 A 、 C 错误， B 、 D 正确。 17． D 【解析】 红外线的热效应显著， 红外线用来加 热理疗， 而紫外线的化学作用与荧光作用显著， 常用来 杀菌和消毒， 故 A 错误； 紫外线属于电磁波， 紫外线的 频率比可见光高， 故 B 错误； 该紫外线在真空中的波长 为 λ= c f = 3×10 8 8.0×10 14 m=3.75×10 -7 m ， 故 C 错误； 该紫外 线能量子的能量为 着=h淄=6.6×10 -34 ×8.0×10 14 J=5.28×10 -19 J ， 故 D 正确。 故选 D 。 情境题专项 1. C 【解析】 发现小磁针的 N 极指向为北偏西 60° ， 则电流在小磁针处的磁场方向向西， 大小是 B′＝Btan 60°＝ 3 姨 B ， 由安培定则知， 电流的方向由南向北， 故 C 正 确。 2. B 【解析】 电磁波可以传递信息， 声波也能传递 信息， 故选项 A 错误； 手机在通话时涉及的波既有电磁 波又有声波， 故选项 B 正确； 太阳光中的可见光的传播 速度是光速， 医院 “ B 超” 中的超声波传播速度是声速， 二者的大小不相同， 故 C 错误； 遥控器发出的红外线波 长和医院 “ CT ” 中的 X 射线波长不相同， 故 D 错误。 3． ACD 4． 【解析】 回形针被磁化时， 其内部分子电流的取 向变得大致相同， 而激烈的热运动使分子电流的取向又 变得杂乱无章， 使回形针失去磁性。 5. （ 1 ） 产生 （ 2 ） 产生 44