13.5 能量量子化-【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第十三章 电磁感应与电磁波初步 13.5 能量量子化 [基础达标练] 知识点1 热辐射 1.(23-24高二下·江苏扬州高邮·月考)关于黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A．黑体吸收了绝大部分电磁波 B．黑体辐射规律除与温度有关之外，还与材料及表面状况有关 C．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 D．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律 2．（21-22高二·全国·课后作业）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．黑体可以看起来很明亮，是因为黑体可以反射电磁波 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情况有关 3．（21-22高二下·河北沧州·期末）关于电磁振荡与电磁波，下列说法正确的是（　　） A．雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离 B．红外线有很高的穿透本领常用于医学上透视人体，过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．黑体可以吸收一切光，普朗克在研究黑体的热辐射规律中提出了能量子假说，黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D．变化的电场一定产生磁场，根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场一定能产生变化的电场 知识点2 能量子 4．（22-23高一下·贵州黔东南·期末）下列说法中不是体现量子化的是（    ） A．普朗克认为微观粒子的能量是分立的 B．教室里上课同学的人数 C．任一带电体的电量都是元电荷的整数倍 D．一个宏观的单摆，小球在摆动过程中，受到摩擦阻力作用，能量不断减小的过程 [能力提升练] 5.下列说法正确的是（    ） A．只有高温物体才辐射电磁波 B．微观世界的某些极少数带电微粒的能量变化可以是连续的 C．黑体只是从外界吸收能量，并不向外界辐射能量 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，这个空腔就可以近似为一个黑体 6．（22-23高二下·河南·期中）如图是一种工业用的辐射式温度计，是根据黑体辐射规律设计的，通过检测物体辐射强度，推知物体的辐射温度。如果被测物体的温度升高了，关于物体的辐射强度以及辐射强度的极大值移动方向，正确的是（　　）    A．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 D．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 7．（22-23高二上·浙江台州·期中）下列对物理学史的描述不正确的是（    ） A．首次发现电磁感应现象规律的物理学家是法拉第 B．电场这个“场”的概念最先是由库仑提出的 C．赫兹首先用实验证实电磁波的存在 D．普朗克首先提出“量子”概念来解释黑体辐射 8．（23-24高二上·江苏连云港·期中）下面说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 B．黑体辐射电磁波的强度与温度有关 C．爱因斯坦提出了能量子假说 D．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 9．（22-23高二上·河南郑州·期中）下列关于电磁波、能量子和热辐射的说法正确的是（　　） A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大 B．麦克斯韦提出变化的电场产生磁场 C．频率越高的电磁波传播的能量子的能量越低 D．高温物体会发生热辐射，低温物体不会热辐射 10．（22-23高二上·山东枣庄·期中）下列说法中正确的是（　　） A．麦克斯韦提出电磁场理论，并通过实验证实了电磁波的存在 B．普朗克提出量子化理论，认为光本身是由一个个不可分割的能量子hν组成的 C．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 D．在电磁波谱中，紫外线的频率大于蓝光的频率 [高频考题实战练] 11.(23-24高二上·陕西榆林·期末)关于下列四幅图的说法中，正确的是（　　） A．图甲中，赫兹引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想 B．图乙中，环形电流周围的磁场分布情况可用左手定则判断 C．图丙中，当线框向右匀速运动时，线框中的磁通量减小，线框中产生感应电流 D．图丁中，频率越大的电磁波在真空中的传播速度越大 12．（23-24高二上·山东青岛·期末）电磁波传播过程中，电场方向，磁场方向，传播方向三者互相垂直，电磁波是电波和磁波二者的总称，有时可直接简称为电波．关于电磁波，下列说法正确的是（    ） A．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在 B．常用的遥控器通过发出微波来遥控电视机 C．电磁波的波长越长，其能量子的能量越低 D．电磁波在真空和介质中传播速度相同 13．【多选】（22-23高二上·陕西西安·期末）下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子与电磁波的频率成正比 C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的 D．电磁波波长越长，其能量子越大 14．【多选】（22-23高二下·湖北咸宁·期末）“传统”光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片．为提高光刻机投影精细图的能力，“浸没式”光刻在投影物镜和光刻胶之间填充液体，以便提高分辨率，如图所示．若浸没液体的折射率为1.7，当不加液体时光刻胶的曝光波长为，则加上液体后（    ）    A．紫外线光子能量增加 B．紫外线进入液体后波长变为 C．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的1.7 D．“浸没式”光刻能提高分辨率是因为紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射 15．（23-24高二上·全国·课后作业）某装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量，光速，则该紫外激光所含光子数为多少个？（结果保留2位有效数字） / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十三章 电磁感应与电磁波初步 13.5 能量量子化 [基础达标练] 知识点1 热辐射 1.(23-24高二下·江苏扬州高邮·月考)关于黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A．黑体吸收了绝大部分电磁波 B．黑体辐射规律除与温度有关之外，还与材料及表面状况有关 C．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 D．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律 【答案】D 【来源】江苏省扬州市高邮市2023-2024学年高二下学期5月月考物理试题 【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，选项A错误； B．根据黑体辐射规律：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，与材料及表面状况无关，故B错误； C．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，选项C错误； D．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律，选项D正确。 故选D。 2．（21-22高二·全国·课后作业）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．黑体可以看起来很明亮，是因为黑体可以反射电磁波 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情况有关 【答案】D 【详解】A．任何物体在任何温度下都存在辐射，温度越高辐射的能力越强，故A错误； BC．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫作黑体，黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，有些黑体有较强的辐射，看起来也可以很明亮，故BC错误； D．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，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情况有关，故D正确。 故选D。 3．（21-22高二下·河北沧州·期末）关于电磁振荡与电磁波，下列说法正确的是（　　） A．雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离 B．红外线有很高的穿透本领常用于医学上透视人体，过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．黑体可以吸收一切光，普朗克在研究黑体的热辐射规律中提出了能量子假说，黑体的热辐射实质上是电磁辐射 D．变化的电场一定产生磁场，根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场一定能产生变化的电场 【答案】C 【详解】A．雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半，A错误； B．X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误； C．黑体可以吸收一切光，黑体辐射本质上是电磁辐射，普朗克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，C正确； D．变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，但均匀变化的磁场只产生恒定电场，D错误。 故选C。 知识点2 能量子 4．（22-23高一下·贵州黔东南·期末）下列说法中不是体现量子化的是（    ） A．普朗克认为微观粒子的能量是分立的 B．教室里上课同学的人数 C．任一带电体的电量都是元电荷的整数倍 D．一个宏观的单摆，小球在摆动过程中，受到摩擦阻力作用，能量不断减小的过程 【答案】D 【详解】A．普朗克认为微观粒子的能量是分立的，体现了量子化，故A错误； B．教室里上课同学的人数，人数体现了量子化，故B错误； C．任一带电体的电量都是元电荷的整数倍，体现了量子化，故C错误； D．能量不断减小的过程是连续的，不能体现量子化，故D正确。 故选D。 [能力提升练] 5.下列说法正确的是（    ） A．只有高温物体才辐射电磁波 B．微观世界的某些极少数带电微粒的能量变化可以是连续的 C．黑体只是从外界吸收能量，并不向外界辐射能量 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，这个空腔就可以近似为一个黑体 【答案】D 【详解】A．所有物体都辐射电磁波，A错误； B．微观粒子的能量变化都是量子化的，B错误； C．黑体从外界吸收能量，不反射电磁波，但是向外界辐射电磁波，C错误， 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，这个空腔就可以近似为一个黑体，D正确。 故选D。 6．（22-23高二下·河南·期中）如图是一种工业用的辐射式温度计，是根据黑体辐射规律设计的，通过检测物体辐射强度，推知物体的辐射温度。如果被测物体的温度升高了，关于物体的辐射强度以及辐射强度的极大值移动方向，正确的是（　　）    A．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 D．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 【答案】B 【详解】黑体辐射其特点是随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以各种热辐射的强度都增大，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。 故选B。 7．（22-23高二上·浙江台州·期中）下列对物理学史的描述不正确的是（    ） A．首次发现电磁感应现象规律的物理学家是法拉第 B．电场这个“场”的概念最先是由库仑提出的 C．赫兹首先用实验证实电磁波的存在 D．普朗克首先提出“量子”概念来解释黑体辐射 【答案】B 【详解】A．首次发现电磁感应现象规律的物理学家是法拉第，选项A正确，不符合题意； B．电场这个“场”的概念最先是由法拉第提出的，选项B错误，符合题意； C．赫兹首先用实验证实电磁波的存在，选项C正确，不符合题意； D．普朗克首先提出“量子”概念来解释黑体辐射，选项D正确，不符合题意。 故选B。 8．（23-24高二上·江苏连云港·期中）下面说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 B．黑体辐射电磁波的强度与温度有关 C．爱因斯坦提出了能量子假说 D．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 【答案】B 【详解】A．根据麦克斯韦电磁电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，而均匀变化的电场会产生稳定的磁场，不均匀变化的电场才会产生变化的磁场，所以变化的电场不一定产生变化的磁场，同理变化的磁场也是如此，故A错误； B．黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关，温度越高，辐射电磁波的强度越大，故B正确 C．据物理学史可知能量子假说是普朗克提出的，故C错误； D．验钞机利用其的发出的紫外线照射钞票上隐藏的荧光标记，识别钞票的真伪，故D错误。 故选B。 9．（22-23高二上·河南郑州·期中）下列关于电磁波、能量子和热辐射的说法正确的是（　　） A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大 B．麦克斯韦提出变化的电场产生磁场 C．频率越高的电磁波传播的能量子的能量越低 D．高温物体会发生热辐射，低温物体不会热辐射 【答案】B 【详解】A．真空中，所有电磁波的传播速度都相同，故A错误； B．变化的电场产生磁场是麦克斯韦提出的，故B正确； C．由 其中是定值，可得频率越高的电磁波传播的能量子的能量越高，故C错误； D．高温低温物体都会发生热辐射，不过是辐射强度不同。故D错误。 故选B。 10．（22-23高二上·山东枣庄·期中）下列说法中正确的是（　　） A．麦克斯韦提出电磁场理论，并通过实验证实了电磁波的存在 B．普朗克提出量子化理论，认为光本身是由一个个不可分割的能量子hν组成的 C．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 D．在电磁波谱中，紫外线的频率大于蓝光的频率 【答案】D 【详解】 A．麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．爱因斯坦认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量子为，故B错误； C．只要空间某处有周期性变化的电场或磁场，才会在其周围产生电磁波，故C错误； D．不同电磁波具有不同的频率，紫外线的频率大于蓝光的频率，故D正确。 故选D。 [高频考题实战练] 11.(23-24高二上·陕西榆林·期末)关于下列四幅图的说法中，正确的是（　　） A．图甲中，赫兹引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想 B．图乙中，环形电流周围的磁场分布情况可用左手定则判断 C．图丙中，当线框向右匀速运动时，线框中的磁通量减小，线框中产生感应电流 D．图丁中，频率越大的电磁波在真空中的传播速度越大 【答案】C 【来源】陕西省榆林市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题 【详解】A．图甲中，普朗克引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想，故A错误； B．图乙中，环形电流周围的磁场分布情况可用安培定则判断，左手定则是用来判断安培力和洛伦兹力的，故B错误； C．根据法拉第电磁感应定律可知，图丙中，当线框向右匀速运动时，线框中的磁通量减小，线框中产生感应电流，故C正确； D．图丁中，电磁波在真空中的传播速度相同，都等于光速，与电磁波的频率无关，故D错误。 故选C。 12．（23-24高二上·山东青岛·期末）电磁波传播过程中，电场方向，磁场方向，传播方向三者互相垂直，电磁波是电波和磁波二者的总称，有时可直接简称为电波．关于电磁波，下列说法正确的是（    ） A．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在 B．常用的遥控器通过发出微波来遥控电视机 C．电磁波的波长越长，其能量子的能量越低 D．电磁波在真空和介质中传播速度相同 【答案】C 【详解】A．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故Ａ错误； B．遥控器通过发出红外线脉冲信号遥控电视机，因红外线波长较长，容易发生衍射现象，故Ｂ错误； C．电磁波的波长越长，频率越小，根据，则其能量子的能量越低，故Ｃ正确； D．电磁波在真空中的传播速度大于在介质中传播速度，故Ｄ错误。 故选Ｃ。 13．（22-23高二上·陕西西安·期末）下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子与电磁波的频率成正比 C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的 D．电磁波波长越长，其能量子越大 【答案】BC 【详解】A．能量子假说是由普朗克最早提出来的。故A选项错误； B．根据普朗克能量量子化假说，能量子的能量，为频率。故B选项正确； C．根据普朗克能量量子化假说，能量不连续，所以带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的。故C选项正确； D．能量子的能量，所以电磁波波长越长，其能量子越小。故D选项错误。 故选BC。 14．（22-23高二下·湖北咸宁·期末）“传统”光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片．为提高光刻机投影精细图的能力，“浸没式”光刻在投影物镜和光刻胶之间填充液体，以便提高分辨率，如图所示．若浸没液体的折射率为1.7，当不加液体时光刻胶的曝光波长为，则加上液体后（    ）    A．紫外线光子能量增加 B．紫外线进入液体后波长变为 C．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的1.7 D．“浸没式”光刻能提高分辨率是因为紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射 【答案】BC 【详解】A．紫外线进入液体频率不变，根据可知光子能量不变，故A错误； B．紫外线在液体中的波长 故B正确； C．紫外线在真空中的传播速度是在液体中速度的1.7倍，故C正确； D．紫外线在液体中波长变短，更不容易发生衍射，故D错误。 故选BC。 15．（23-24高二上·全国·课后作业）某装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量，光速，则该紫外激光所含光子数为多少个？（结果保留2位有效数字） 【答案】 【详解】每个激光光子的能量为 该紫外激光中所含光子数为 代入数据可得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$