第05讲 能量量子化（分层练习）-【上好课】高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

第5课 能量量子化 1．下列说法正确的是（　　） A．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 B．只有温度高的物体才会有热辐射 C．电磁波是一种物质，不能在真空中传播 D．一个物体所具有的能量是非量子化的，可以是一个任意值 【答案】A 【详解】A．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，A正确； B．任何物体都会有热辐射，B错误； C．电磁波是一种物质，能在真空中传播，C错误； D．一个物体所具有的能量是量子化的，是一个非连续值，D错误； 故选A。 2．在能量量子化研究的历程中，以下说法中正确的是（　　） A．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 B．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关 C．类似于能量的量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的 D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并用实验捕捉到了电磁波 【答案】C 【详解】A．黑体不反射电磁波，但会向外辐射电磁波，即黑体辐射，故A错误； B．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故B错误； C．类似于能量的量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的，即只能是元电荷的整数倍，故C正确； D．麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹用实验捕捉到了电磁波，故D错误。 故选C。 3．2018年11月26日，第26届国际计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义。即。此次标准实施后，SI单位中的7个基本单位将全部建立即在不变的自然常数上，保证了SI单位的长期稳定性和通用性。由上述表达式可知普朗克常量h的单位可表示为（　　） A．N·s B．N·m C．J·s D．J·s-1 【答案】C 【详解】根据，h的单位是kg·m2·s-1 根据牛顿第二定律得 根据功的定义 所以h的单位是J·s。 故选C。 4．普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了能量子理论，开创了物理学的新纪元。关于量子，下列说法正确的是（　　） A．是类似于质子、电子的微观粒子 B．是一种高科技材料 C．是一个数量级的常量 D．表示微观世界的不连续性观念 【答案】D 【详解】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。量子不是类似于质子、电子的微观粒子，不是一种高科技材料，不是一个数量级的常量，表示微观世界的不连续性观念。 故选D。 5．下列说法正确的是（　　） A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化 B．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子 C．原子从高能级向低能级跃迁时吸收光子，且吸收光子的能量等于前后两个能级之差 D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光谱只有一些分立的亮线 【答案】D 【详解】原子的能量是量子化的，原子从高能级会自发地向低能级跃迁，向外放出光子，光子的能量 hν=E初-E末 由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的。 故选D。 6．2020年抗击新冠肺炎疫情期间，随处可见红外线测温仪，不同于接触测温仪，便捷、精确、安全是使用红外线测温仪最重要的优点。下列有关说法中正确的是（　　） A．测温仪应用的是红外线温度传感器 B．玻尔提出“热辐射是一份一份的，不连续的” C．测温仪利用了爱因斯坦提出的黑体辐射原理 D．红外线遥感器是利用了红外线的热效应，红外线的波长比紫外线的波长短 【答案】A 【详解】A．红外线测温仪应用的是红外线温度传感器，故A项正确； B．普朗克提出“热辐射是一份一份的，不连续的”，故B项错误； C．普朗克提出了黑体辐射原理，故C项错误； D．红外线遥感器是利用了红外线波长较长容易发生衍射的特点，红外线的波长比紫外线的波长长，故D项错误。 故选A。 7．黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献，如图所示，图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出（　　） A．温度越高，辐射电磁波的波长越短 B．温度越低，辐射电磁波的波长越长 C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强 D．不同温度时辐射强度的最大值变化无规律可循 【答案】C 【分析】本题考查黑体辐射的基本知识。 【详解】AB．无论温度高低，黑体都会产生所有波长的电磁波，故AB错误； C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确； D．温度升高，辐射强度的最大值向短波长、高频率的方向移动，故D错误。 故选C。 8．下列关于电磁波和能量量子化的说法正确的是（　　） A．赫兹最先预言并证实了电磁波的存在 B．电磁波的传播需要介质，不能在真空中传播 C．自然界中最小的能量值叫作能量子，大小为 D．通常情况下，原子处于能量最高的状态，这是最稳定的状态 【答案】C 【详解】A．麦克斯韦最先预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，选项A错误； B．电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，选项B错误； C．自然界中最小的能量值叫作能量子，大小为，选项C正确； D．通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的状态，选项D错误。故选C。 9．关于黑体、黑体辐射与能级，下列说法正确的是（　　） A．黑体反射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 B．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 C．原子的能量是连续的 D．原子从高能级向低能级跃迁时需吸收能量 【答案】B 【详解】A．与一般材料的物体不同，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A错误； B．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B正确； C．玻尔理论认为，原子的能量是量子化的，原子的能量只能处在不连续的一系列状态中，故C错误； D．原子从高能级向低能级跃迁时需释放能量，故D错误。故选B。 10．我国高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。与4G 相比，5G 具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G 相比， 5G 使用的电磁波（　　） A．波长更长 B．能量子的能量更小 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快 【答案】C 【详解】5G 使用的电磁波频率更大，传播速度不变，均为光速c，根据则波长更短，根据可知能量子的能量更大。故选C。 11．以下关于能量量子化说法正确的是（　　） A．光子的能量跟它的频率无关 B．光本身是由一个个光子组成的 C．原子的能量是量子化的 D．原子从高能态向低能态跃迁时需要吸收能量 【答案】BC 【详解】A．根据可知，光子的能量跟它的频率有关，选项A错误； B．光本身是由一个个光子组成的，选项B正确； C．根据波尔理论，原子的能量是量子化的，选项C正确； D．根据波尔理论，原子从高能态向低能态跃迁时需要放出能量，选项D错误。 故选BC。 12．下列说法正确的是（　　） A．只有温度高的物体才会有热辐射 B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量 C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以向外辐射电磁波 D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关 【答案】CD 【详解】A．任何物体在任何温度下均存在热辐射，只是温度越高，辐射的能量越多，故A错误； B．黑体不仅吸收能量，也可以向外界辐射能量，故B错误； C．黑体看上去不一定是黑的，黑体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔、一些发光的物体也被当作黑体来处理，故C正确； D．黑体辐射与一般物体辐射不同，黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只依赖于物体的温度，与构成黑体的材料、形状无关，而一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关，故D正确。 故选CD。 13．下列说法正确的是（　　） A．黑体都是黑色的 B．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 C．普朗克的能量子假设认为能量只能是某一最小能量值的整数倍 D．能量的耗散表明，能源在利用过程中能量在数量上减少了 【答案】BC 【详解】A．黑体自身辐射电磁波，但不一定是黑色的，故A错误； B．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，选项B正确； C．普朗克的能量子假设认为能量只能是某一最小能量值的整数倍，选项C正确； D．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，故D错误。 故选BC。 14．下列说法正确的是（    ） A．微观粒子的能量是量子化的、分立的 B．电流元在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐 D．电磁波按照频率从高到低排序依次为：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 【答案】AD 【详解】A．微观粒子的能量是量子化的、分立的，A正确； B．电流元在某处不受磁场力作用，可能是电流与磁场方向平行，不一定就是该处磁感应强度为零，故B错误； C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，故C错误； D．电磁波按照频率从高到低排序依次为：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波，故D正确。 故选AD。 15．1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（　　） A．物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的 B．能量子假说中将每一份最小能量值，称为“能量子” C．能量子假说中的能量子的能量，为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量 D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的 【答案】ABC 【详解】能量子假说认为，物体发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，每一份最小能量值，称为“能量子”，能量子的能量 为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，故ABC正确，D错误。 故选ABC。 16．关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是（　　） A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε B．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍 C．电磁波的能量子与电磁波在真空中的波长成反比 D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 【答案】BC 【详解】AB．由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，故A错误，B正确； C．最小能量值ε=hν，又电磁波在真空中 故有 电磁波的能量子与电磁波在真空中的波长成反比，故C正确； D．能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故D错误。 故选BC。 17．2001年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化，他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中，正确的是（　　） A．微波是一种波长较短的电磁波 B．微波和声波一样都只能在介质中传播 C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说 【答案】ACD 【详解】A．微波是一种波长较短的电磁波，故A正确； B．微波可以在真空中传播，声波只能在介质中传播，故B错误； C．由黑体辐射特征可知，黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故C正确； D．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，故D正确。 故选ACD。 18．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（    ） A．电磁波在任何介质中传播速度均为m/s B．普朗克认为振动的带电微粒的能量是量子化的，每一份能量的最小值为 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论 【答案】BD 【详解】A．电磁波在不同介质中的传播速度不同，其在真空中传播的速度为，故A错误； B．普朗克解释黑体辐射时认为振动的带电微粒的能量是量子化的，每一份能量的最小值为，故B正确； C．麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，C错误； D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论，D正确。 故选BD。 19．2022年诺贝尔物理学奖授予了三位量子信息领域的科学家，以表彰他们在“纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所做出的贡献。下列关于量子理论及现象的说法正确的是（　　） A．量子理论的提出是基于对黑体辐射的研究 B．微观粒子的能量是不连续的 C．射线的能量子比紫外线的能量子大 D．原子吸收光子后从高能级跃迁到低能级 【答案】ABC 【详解】A．普朗克通过对黑体辐射规律的研究最早提出能量子概念；故量子理论的提出是基于对黑体辐射的研究，A正确； B．在微观粒子领域中微观粒子的能量是不连续变化的，只能取某些分立的值，B正确； C．射线的频率比紫外线的频率大，由 可知射线的能量子比紫外线的能量子大，C正确； D．原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，从高能级自发地向低能级跃迁要放出光子，D错误。 故选ABC。 20．某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光，已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的（　　） A．是紫外线 B．是红外线 C．光子能量约为1.3×10－13 J D．光子数约为每秒3.8×1016个 【答案】BD 【详解】AB．由题意可知波长的大小大于可见光的波长，属于红外线，故A错误，B正确； C．光子能量 故C错误． D．每秒钟发出的光子数 个 故D正确。 故选BD。 21．某广播电台发射功率为10kW、在空气中波长为187.5m的电磁波，则： (1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子？ (2)若发射的能量子四面八方视为均匀的，试求在离天线2.5km处直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率。 【答案】(1)个 (2)个    【详解】（1）每个能量子的能量 则每秒钟电台发射上述波长的光子数个 （2）设环状天线每秒钟接收的光子数为n个，以电台发射天线为中心，则半径为的球面积 而环状天线的面积 所以个 接收功率 22．某广播电台的发射功率为25kW，发射的是在空气中波长为187.5m的电磁波，则：（普朗克常量，光速） （1）该电台每秒从天线发射多少个能量子？ （2）若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的球状天线每秒接收的能量子数以及接收功率。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）每份能量子的能量为 电台每秒发射的能量子数为 解得 （2）以电台天线为球心，半径为的球面积为 直径为2m的球状天线接收能量子的有效面积为 设球状天线每秒接收的能量子数为，则有 球状天线每秒接收的能量子的接收功率为 解得 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第5课 能量量子化 1．下列说法正确的是（　　） A．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 B．只有温度高的物体才会有热辐射 C．电磁波是一种物质，不能在真空中传播 D．一个物体所具有的能量是非量子化的，可以是一个任意值 2．在能量量子化研究的历程中，以下说法中正确的是（　　） A．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 B．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关 C．类似于能量的量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的 D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并用实验捕捉到了电磁波 3．2018年11月26日，第26届国际计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义。即。此次标准实施后，SI单位中的7个基本单位将全部建立即在不变的自然常数上，保证了SI单位的长期稳定性和通用性。由上述表达式可知普朗克常量h的单位可表示为（　　） A．N·s B．N·m C．J·s D．J·s-1 4．普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了能量子理论，开创了物理学的新纪元。关于量子，下列说法正确的是（　　） A．是类似于质子、电子的微观粒子 B．是一种高科技材料 C．是一个数量级的常量 D．表示微观世界的不连续性观念 5．下列说法正确的是（　　） A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化 B．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子 C．原子从高能级向低能级跃迁时吸收光子，且吸收光子的能量等于前后两个能级之差 D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光谱只有一些分立的亮线 6．2020年抗击新冠肺炎疫情期间，随处可见红外线测温仪，不同于接触测温仪，便捷、精确、安全是使用红外线测温仪最重要的优点。下列有关说法中正确的是（　　） A．测温仪应用的是红外线温度传感器 B．玻尔提出“热辐射是一份一份的，不连续的” C．测温仪利用了爱因斯坦提出的黑体辐射原理 D．红外线遥感器是利用了红外线的热效应，红外线的波长比紫外线的波长短 7．黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献，如图所示，图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出（　　） A．温度越高，辐射电磁波的波长越短 B．温度越低，辐射电磁波的波长越长 C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强 D．不同温度时辐射强度的最大值变化无规律可循 8．下列关于电磁波和能量量子化的说法正确的是（　　） A．赫兹最先预言并证实了电磁波的存在 B．电磁波的传播需要介质，不能在真空中传播 C．自然界中最小的能量值叫作能量子，大小为 D．通常情况下，原子处于能量最高的状态，这是最稳定的状态 9．关于黑体、黑体辐射与能级，下列说法正确的是（　　） A．黑体反射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 B．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 C．原子的能量是连续的 D．原子从高能级向低能级跃迁时需吸收能量 10．我国高铁技术、北斗卫星导航系统、5G通信技术，目前处于世界领先水平。与4G 相比，5G 具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点。与4G 相比， 5G 使用的电磁波（　　） A．波长更长 B．能量子的能量更小 C．能量子的能量更大 D．传播速度更快 11．以下关于能量量子化说法正确的是（　　） A．光子的能量跟它的频率无关 B．光本身是由一个个光子组成的 C．原子的能量是量子化的 D．原子从高能态向低能态跃迁时需要吸收能量 12．下列说法正确的是（　　） A．只有温度高的物体才会有热辐射 B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量 C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以向外辐射电磁波 D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关 13．下列说法正确的是（　　） A．黑体都是黑色的 B．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 C．普朗克的能量子假设认为能量只能是某一最小能量值的整数倍 D．能量的耗散表明，能源在利用过程中能量在数量上减少了 14．下列说法正确的是（    ） A．微观粒子的能量是量子化的、分立的 B．电流元在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐 D．电磁波按照频率从高到低排序依次为：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 15．1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（　　） A．物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的 B．能量子假说中将每一份最小能量值，称为“能量子” C．能量子假说中的能量子的能量，为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量 D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的 16．关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是（　　） A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε B．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍 C．电磁波的能量子与电磁波在真空中的波长成反比 D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 17．2001年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化，他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中，正确的是（　　） A．微波是一种波长较短的电磁波 B．微波和声波一样都只能在介质中传播 C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说 18．“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（    ） A．电磁波在任何介质中传播速度均为m/s B．普朗克认为振动的带电微粒的能量是量子化的，每一份能量的最小值为 C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波 D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论 19．2022年诺贝尔物理学奖授予了三位量子信息领域的科学家，以表彰他们在“纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所做出的贡献。下列关于量子理论及现象的说法正确的是（　　） A．量子理论的提出是基于对黑体辐射的研究 B．微观粒子的能量是不连续的 C．射线的能量子比紫外线的能量子大 D．原子吸收光子后从高能级跃迁到低能级 20．某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光，已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的（　　） A．是紫外线 B．是红外线 C．光子能量约为1.3×10－13 J D．光子数约为每秒3.8×1016个 21．某广播电台发射功率为10kW、在空气中波长为187.5m的电磁波，则： (1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子？ (2)若发射的能量子四面八方视为均匀的，试求在离天线2.5km处直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率。 22．某广播电台的发射功率为25kW，发射的是在空气中波长为187.5m的电磁波，则：（普朗克常量，光速） （1）该电台每秒从天线发射多少个能量子？ （2）若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的球状天线每秒接收的能量子数以及接收功率。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$