课时测评23 量子论初步-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（教科版2019）

课时测评23　量子论初步 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－11题，每题4分，共44分) 1．关于影响黑体辐射能谱密度的因素，下列说法正确的是(　　) A．只有温度 B．只有波长 C．与波长和温度都有关 D．与波长和温度都无关 答案：C 解析：黑体辐射能谱密度与波长和温度都有关系，故C正确，A、B、D错误。 2．(2023·河南新乡统考期末)对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。关于黑体辐射，下列说法正确的是(　　) A．温度低于0 ℃的物体不会辐射电磁波 B．黑体不会辐射电磁波 C．爱因斯坦提出的能量子假设，能够很好地解释黑体辐射规律 D．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 答案：D 解析：一切物体都会辐射电磁波，绝对零度的物体才可能没有辐射，故A错误；黑体是一种理想化模型，黑体能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射，但是黑体会向外辐射电磁波，故B错误；普朗克借助于能量子假设，完美地解释了黑体辐射规律，故C错误；普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故D正确。 3．黑体辐射的实验规律如图所示，据此以下判断不正确的是(　　) A．在同一温度下，辐射能谱密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 B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射能谱密度越大 C．随着温度的升高，各种波长的辐射能谱密度都增加 D．随着温度的升高，辐射能谱密度的极大值向波长较短的方向移动 答案：B 解析：在同一温度下，辐射能谱密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正确，B错误；黑体辐射能谱密度与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射能谱密度都增加，故C正确；随着温度的升高，黑体辐射能谱密度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确。 4．(2022·宿州市高二期中)2022年的诺贝尔物理学奖同时授予物理学家阿兰·阿斯佩、约翰·克劳泽及安东·蔡林格，以奖励他们在量子纠缠、验证违反贝尔不等式及开创量子信息科学方面所做出的杰出贡献。现在量子化已开始进入我们的生活，下面哪些物理量是量子化的(　　) A．一个可变电容器的电容 B．一段导体的电阻 C．一个物体的带电荷量 D．电场中两点间的电势差 答案：C 解析：所谓量子化就是指数据是不连续的，即一份一份的。可变电容器的电容可以通过正对面积的连续变化实现连续变化，A错误；导体的电阻可通过长度的连续变化实现连续变化，B错误；物体的带电荷量必须是元电荷的整数倍，所以物体的带电荷量是不连续的，具有量子化特征，故C正确；电场中两点间的电势差是连续变化的，故D错误。 5．(2023·甘肃庆阳统考期末)普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了能量子理论。关于量子，下列说法正确的是(　　) A．是一种高科技材料 B．是类似于质子、电子的微观粒子 C．表示微观世界的不连续性观念 D．是一个数量级的常量 答案：C 解析：量子是现代物理的重要概念，即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把这个最小单位称为量子。量子既不是一种高科技材料，也不是类似于质子、电子的微观粒子，亦不是一个数量级的常量，量子理论反映了微观世界的不连续性观念。故选C。 6．已知某种电磁波的波长为λ，在真空中电磁波的速度为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．h　　 B. C.　　 D．以上均不正确 答案：A 解析：由频率与波长的关系c＝hν可得ν＝，由能量子公式得ε＝hν＝h，故选项A正确。 7．两束能量相同的单色光，都垂直地照射到同一物体表面，第一束光在某段时间内打在物体表面的能量子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的能量子数之比为5∶4，则这两束光的能量子能量之比和波长之比分别为(　　) A．4∶5、4∶5　　B．5∶4、4∶5 C．5∶4、5∶4　　D．4∶5、5∶4 答案：D 解析：两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的能量子数之比为5∶4，根据E＝Nε，因为E相同，可得能量子能量之比为4∶5；再根据ε＝hν＝，能量子能量与波长成反比，故波长之比为5∶4，故选D。 8. (2023·浙江1月选考)被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有η(η<1)倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为ν的光子的功率为(　　) A.　　 B. C.　　 D. 答案：A 解析：设该天体发射频率为ν的光子的功率为P，由题意可知Pt××η＝Nhν，其中t＝1 s，解得P＝，故选A。 9．红外线热像仪可以监测人的体温，当被测者从仪器前走过时，便可知道被测者的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是(　　) 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，辐射能谱密度以及按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，辐射能谱密度以及按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 答案：C 解析：根据热辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射能谱密度都增加；随着温度的升高，辐射能谱密度的极大值向波长较短的方向移动。人的体温高低，直接决定了这个人辐射的红外线的频率和能谱密度，通过监测被测者辐射的红外线的情况就可以知道这个人的体温，故C正确。 10．一盏电灯发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长λ＝6.0×10－7m，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s，则1 m2的面积每秒通过的光子数约为(　　 ) A．2.4×1017个　　B．2.4×1016个 C．2.4×1015个　　D．2.4×1010个 答案：A 解析：光是电磁波，辐射能量也是一份一份地进行的，功率为100 W的电灯每秒产生的光能E＝100 J，设电灯每秒发射的能量数为n，则E＝nhν＝nh，在以电灯为球心的半径为10 m的球面上，1 m2的面积每秒通过的光子数为n′＝≈2.4×1017个，故A正确。 11．人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是(　　) A．2.3×10－18 W　　B．3.8×10－19 W C．7.0×10－10 W　　D．1.2×10－18 W 答案：A 解析：察觉到绿光时所接收到的最小功率P＝，因为只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，可得P＝＝ W≈2.3×10－18 W，故A正确。 12．(6分)某广播电台的发射功率为10 kW，该电台发射的电磁波在空气中的波长为187.5 m。(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s) (1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？ (2)若四面八方发射的光子视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率。 答案：(1)9.4×1030个　(2)3.76×1023个　4×10－4 W 解析：(1)每个能量子的能量ε＝hν＝≈1.06×10－27 J，则每秒电台发射的能量子数N＝≈9.4×1030个。 (2)设环状天线每秒接收能量子的个数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积S＝4πR2，而环状天线的面积S′＝πr2，所以每秒接收的光子个数n＝ N＝3.76×1023个，接收功率P收＝P＝4×10－4 W。 学科网（北京）股份有限公司 $$