13.5 能量量子化（专项训练：5大考点）-2024-2025学年高二物理精剖细解讲义（人教版2019必修第三册）

13.5 能量量子化（专项训练：5大考点） 能量量子化内容的考点： 1、热辐射、黑体和黑体辐射； 2、黑体辐射的实验规律； 3、理解量子化与能量子； 4、根据公式计算能量子ε的值； 5、对能级的理解。 1、热辐射、黑体和黑体辐射 1．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　） A．黑体是黑色的，且其自身辐射电磁波 B．黑体辐射电磁波的强度与材料的种类及表面状况有关 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关 D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体 2．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(      ) A．温度 B．材料 C．表面状况 D．以上都正确 2、黑体辐射的实验规律 3．右图为黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象可以看出，随着温度的升高，则( 　　) A．各种波长的辐射强度都有减少 B．只有波长短的辐射强度增加 C．辐射电磁波的波长先增大后减小 D．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 4．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） A．T1＜T2 B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动 3、理解量子化与能量子 5．下列说法正确的是（    ） A．奥斯特发现了电磁感应现象 B．法拉第提出了分子电流假说 C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 D．普朗克提出了能量子的概念 6．2022年10月12日，神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站进行太空授课。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为，则该电磁波中能量子最大值为（　　） A． B． C． D． 4、根据公式计算能量子ε的值 7．下列关于能量量子化说法正确的是（　　） A．爱因斯坦最早提出了能量量子化假说 B．普朗克认为微观粒子能量是连续的 C．频率为v的光的能量子为hv D．电磁波波长越长，其能量子越大 8．科学家设想在未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船．设某飞船所在地每秒每单位面积接收的光子数为n，光子平均波长为，太阳帆板面积为S，反射率为100%，光子动量．设太阳光垂直射到太阳帆板上，飞船总质量为m，则飞船加速度的表达式为（    ） A． B． C． D． 5、对能级的理解 9．根据玻尔的原子模型，一个氢原子从n=1能级跃迁到n=3的能级时，该氢原子（　　） A．吸收光子，能量增加 B．放出光子，能量减小 C．放出光子，能量增加 D．吸收光子，能量减小 10．处于n=4能级的氢原子，向n=2能级跃迁时（　　） A．吸收光子，能量增加 B．吸收光子，能量减少 C．放出光子，能量增加 D．放出光子，能量减少 多选题 11．下列说法正确的是（　　） 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．黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 12．下列叙述正确的是（  ） 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．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 13．关于热辐射，下列说法正确的是（    ） A．物体在室温下辐射的主要成分是波长较短的电磁波 B．随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多 C．给一块铁块加热，铁块依次呈现暗红、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 14．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（    ） A．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有所增加 B．随着温度降低，各种波长的辐射强度都有所增加 C．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 15．根据黑体辐射的实验规律，以下判断正确的是（    ） A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 B．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大波长与最小波长之间 C．温度越高，辐射强度的极大值就越大 D．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短 16．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，不具有“量子化”特征的是（　　） A．人的个数 B．物体所受的重力 C．物体的动能 D．物体的长度 17．以下哪些概念不是量子化的是（　　） A．物体的质量 B．物体的动能 C．苹果的个数 D．教室的高度 学科网（北京）股份有限公司 $$ 13.5 能量量子化（专项训练：5大考点） 能量量子化内容的考点： 1、热辐射、黑体和黑体辐射； 2、黑体辐射的实验规律； 3、理解量子化与能量子； 4、根据公式计算能量子ε的值； 5、对能级的理解。 1、热辐射、黑体和黑体辐射 1．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　） A．黑体是黑色的，且其自身辐射电磁波 B．黑体辐射电磁波的强度与材料的种类及表面状况有关 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关 D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体 【答案】C 【详解】A．黑体自身辐射电磁波，但不一定是黑色的，故A错误； BC．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B错误，C正确； D．小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误。 故选C。 2．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(      ) A．温度 B．材料 C．表面状况 D．以上都正确 【答案】A 【详解】一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，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。故A正确，BCD错误。 故选A。 2、黑体辐射的实验规律 3．右图为黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象可以看出，随着温度的升高，则( 　　) A．各种波长的辐射强度都有减少 B．只有波长短的辐射强度增加 C．辐射电磁波的波长先增大后减小 D．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 【答案】D 【详解】由图象可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故AB错误，D正确．随着温度的升高，黑体的辐射增强，波长变短，频率增大，故C错误．故选D． 点睛：通过黑体辐射的强度与波长的关系图象，考生应牢记两大特点：①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加；②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． 4．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） A．T1＜T2 B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动 【答案】D 【详解】A．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1>T2，故A错误； B．由图像可知，同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间，故B错误； C．由图像可知，黑体的辐射强度随着温度的升高而增大，故C错误； Ｄ．有图可知，随着温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故D正确。 故选D。 3、理解量子化与能量子 5．下列说法正确的是（    ） A．奥斯特发现了电磁感应现象 B．法拉第提出了分子电流假说 C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 D．普朗克提出了能量子的概念 【答案】D 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，选项A错误； B．安培提出了分子电流假说，选项B错误； C．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项C错误； D．普朗克提出了能量子的概念，选项D正确。 故选D。 6．2022年10月12日，神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站进行太空授课。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为，则该电磁波中能量子最大值为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由电磁波能量子公式可知，电磁波的波长越小，能量越大，因此该电磁波中能量子最大值为 ABD错误，C正确。 故选C。 4、根据公式计算能量子ε的值 7．下列关于能量量子化说法正确的是（　　） A．爱因斯坦最早提出了能量量子化假说 B．普朗克认为微观粒子能量是连续的 C．频率为v的光的能量子为hv D．电磁波波长越长，其能量子越大 【答案】C 【详解】A．能量子假说是由普朗克最早提出来的，故A错误； B．根据普朗克能量量子化假说，微观粒子能量不连续，故B错误； CD．能量子的能量 所以电磁波波长越长，其能量子越小。故C正确，D错误。 故选C。 8．科学家设想在未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船．设某飞船所在地每秒每单位面积接收的光子数为n，光子平均波长为，太阳帆板面积为S，反射率为100%，光子动量．设太阳光垂直射到太阳帆板上，飞船总质量为m，则飞船加速度的表达式为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】时间内太阳帆板接收的光子数为 这些光子的总动量大小 反射后光子的总动量大小 则飞船所受力 联立得 由牛顿第二定律得 故D正确。 故选D。 5、对能级的理解 9．根据玻尔的原子模型，一个氢原子从n=1能级跃迁到n=3的能级时，该氢原子（　　） A．吸收光子，能量增加 B．放出光子，能量减小 C．放出光子，能量增加 D．吸收光子，能量减小 【答案】A 【详解】一个氢原子从n=1能级跃迁到n=3的能级即为低能级向高能级跃迁，其能量增大，则需要吸收光子的能量，故选A。 10．处于n=4能级的氢原子，向n=2能级跃迁时（　　） A．吸收光子，能量增加 B．吸收光子，能量减少 C．放出光子，能量增加 D．放出光子，能量减少 【答案】D 【详解】处于n=4能级的氢原子，向n=2能级跃迁时，氢原子的能量减少，放出光子。 故选D。 多选题 11．下列说法正确的是（　　） 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．黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 【答案】ACD 【详解】A．根据热辐射定义可知，一切物体都在辐射电磁波，A正确； B．一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误； CD．普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，CD正确。 故选ACD。 12．下列叙述正确的是（  ） 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．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 【答案】AD 【详解】A．根据热辐射定义知一切物体都在辐射电磁波，A正确； BCD．根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，BC错误、D正确。 故选AD。 13．关于热辐射，下列说法正确的是（    ） A．物体在室温下辐射的主要成分是波长较短的电磁波 B．随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多 C．给一块铁块加热，铁块依次呈现暗红、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 【答案】BCD 【详解】A．物体在室温下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； B．随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多，故B正确； C．给一块铁块加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，故C正确； 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，故D正确。 故选BCD。 14．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（    ） A．随着温度升高，各种波长的辐射强度都有所增加 B．随着温度降低，各种波长的辐射强度都有所增加 C．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【答案】AD 【详解】AB．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，故A正确，B错误； 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，故C错误； D．随着温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，故D正确。 故选AD。 15．根据黑体辐射的实验规律，以下判断正确的是（    ） A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 B．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大波长与最小波长之间 C．温度越高，辐射强度的极大值就越大 D．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短 【答案】BCD 【详解】AB．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大波长与最小波长之间，故A错误，B正确； C．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，则辐射强度的极大值也就越大，故C正确； D．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，故D正确。 故选BCD。 16．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，不具有“量子化”特征的是（　　） A．人的个数 B．物体所受的重力 C．物体的动能 D．物体的长度 【答案】BCD 【详解】“量子化”的特征是不连续：人的个数是不连续的，符合； 而物体所受的重力、物体的动能、物体的长度都是连续的，不具有“量子化”特征。 故选BCD。 17．以下哪些概念不是量子化的是（　　） A．物体的质量 B．物体的动能 C．苹果的个数 D．教室的高度 【答案】ABD 【详解】量子化是指物理量只能是一份一份的变化，所以选项C表示量子化的。 故选ABD。 学科网（北京）股份有限公司 $$