第20讲：能量量子化【五大考点+五大题型】-2025-2026学年高二下学期物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版必修第三册）

本讲义聚焦能量量子化核心知识点，系统梳理热辐射、黑体、普朗克能量子（ε=hν）、爱因斯坦光子说及原子能级等内容，构建从热辐射现象到黑体辐射规律，再到能量量子化假说提出与发展（普朗克到爱因斯坦），延伸至原子能级跃迁的完整知识支架。 资料特色在于题型分层设计（例题+变式+达标），结合卡西米尔能量、紫外激光器等实际情境，通过科学推理（公式应用、单位制分析）和模型建构（黑体辐射图像）培养科学思维，强化能量观念。课中辅助教师系统授课，课后学生可借多样化题目查漏补缺，提升解决实际问题能力。

第20讲:能量量子化 【考点梳理】 【知识梳理】 知识点一、热辐射 能量子 1．普朗克的能量子概念 (1)能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，ν为电磁波的频率． (2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，即相邻两个值之间有一定距离． 2．爱因斯坦的光子说 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个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光量子，简称光子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν. 知识点二、热辐射 1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射． 2．特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强． 3．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． 知识点三、能量子 1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子． 2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s. 3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称作光子． 知识点四、能级 原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级． 原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差. 【题型归纳】 题型一：热辐射、黑体和黑体辐射 【例1】．（23-24高二下·江苏扬州·阶段练习）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 【变式1】．（21-22高二下·河南洛阳·阶段练习）关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是（  ） A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，所以看起来是黑色的 C．随着温度的升高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加 D．黑体辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【变式2】．（22-23高二下·山西忻州·期中）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．黑体不会辐射电磁波 B．温度低于0℃的物体不会辐射电磁波 C．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 D．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律 题型二：能量子的理解 【例2】．（23-24高二上·江苏·月考）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，具有“量子化”特征的是（    ） A．人的个数 B．人的质量 C．物体的动能 D．物体的长度 【变式1】．（23-24高二上·河北保定·期中）我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段（X波段和S波段）”雷达系统，雷达发射的X波段的频率为8GHz~12GHz，S波段的频率为2GHz~4GHz，下列说法正确的是（　　） A．在空气中X波段的传播速度大于S波段的 B．在空气中S波段的波长比X波段的更短 C．S波段和X波段的频率都比紫外线的小 D．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量小 【变式2】．（22-23高二上·浙江杭州·期末）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 题型三：能量子的的计算公式应用 【例3】．（2023·浙江宁波·三模）卡西米尔能量是两导体平板之间由于涨落而产生的相互作用有关的能量。如果h表示普朗克常数，c表示光速，a表示两导体板之间的距离，请你根据单位制知识，判断下列单位面积的卡西米尔能量E的表达式可能正确的是（    ） A． B． C． D． 【变式1】．（23-24高三上·江西南昌·开学考试）现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为（取普朗克常量，真空光速）（    ）    A． B． C． D． 【变式2】．（22-23高二下·陕西咸阳·期中）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． 题型四：黑体辐射的图像问题 【例4】．（2022·江苏苏州·模拟预测）下列关于在两种不同温度下某一定质量的气体的分子速率分布图像（纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率）和两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系的图像符合实验规律的是（　　） A． B． C． D． 【变式1】．（21-22高二上·江苏苏州·开学考试）如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是（　　） A．T1>T2 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律 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，这个小孔就成了一个黑体 【变式2】（2022高三·全国·专题练习）黑体辐射的强度与波长的关系如图所示，由图可知下列说法错误的是（　　） A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加 B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动 C．任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波 D．不同温度下，黑体只会辐射相对应的某些波长的电磁波 题型五：能量量子化的应用 【例5】．（23-24高三上·宁夏石嘴山）下列说法正确的是（    ） ①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 ②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” ③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 ④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不可分割的能量子组成的 A．①② B．①④ C．①②④ D．①②③ 【变式1】．（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 【变式2】．（22-23高三上·山东枣庄·期末）“千克”这一基本单位原由国际千克原器来定义。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂依合金制成的圆柱体，高度和直径均为，原型保存在巴黎国际计量局。因受空气污染和氧化等因素影响，国际千克原器的质量出现细微变化，已难以适应现代精密测量要求。因此科学界一直想用一种基于物理常数的定义来取代。2018年11月16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。该决定已于2019年5月20日生效。此次标准实施后，国际单位制中7个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，保证了国际单位的长期稳定性和通用性。以下说法正确的是（    ） A．普朗克常量h是一个无单位的常量 B．普朗克常量h的单位等效于 C．普朗克常量h的单位等效于 D．普朗克常量h的单位等效于 【高分达标】 一、单选题 1．（21-22高二上·山西太原·期末）关于能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的 B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 C．电磁波的波长越长，其能量子越大 D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点 2．（23-24高二上·浙江·期末）下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦建立了经典电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在 B．法拉第受到通电导线和磁体磁场相似性的启发，提出了分子电流假说 C．安培的能量子假说是对经典物理学思想和观念的一次突破，成功地解释了黑体辐射问题 D．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象 3．（22-23高二上·江苏淮安·期中）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 4．（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 5．（22-23高二上·江西·期中）2022年5月5日，我国成功利用“墨子号”量子科学实验卫星，实现了地球上1200公里间的量子态远程传输，这次实验的成功，意味着我国在量子通信网络建设领域向前迈出了重要的一步。下列关于量子化的说法正确的是（    ） A．爱因斯坦首先提出了“能量子”的概念 B．物体的长度是量子化的 C．对于宏观带电物体，其电荷量是量子化的 D．能量子与电磁波的频率成反比 6．（22-23高二上·湖北宜昌·期中）关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．闭合导线的一部分在磁场中运动时，一定会产生感应电流 B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 C．电磁铁的原理是利用电磁感应现象制成的，麦克风是电流的磁效应 D．爱因斯坦为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论 7．（23-24高三上·内蒙古包头·开学考试）太阳不断向外辐射能量，太阳的质量在不断的减小，已知地球所处位置每平方米每秒接收到的太阳能约为，日地间距离约为，设太阳辐射的能量均匀分布在以太阳为球心、日地距离为半径的球面上，则太阳每秒减少的质量约为（　　） A． B． C． D． 8．（22-23高二上·河南信阳·期末）在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述符合事实的是（    ） A．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质 B．奥斯特通过实验首先发现了电磁感应现象 C．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在 D．爱因斯坦把能量子引入物理学，为量子力学的建立做出了突出的贡献 9．（21-22高二·全国·课后作业）关于对能量子的认识，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．能量子与电磁波的频率成反比 D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 10．（21-22高二下·甘肃定西·期中）如图所示为黑体辐射的规律，由此图象得到下列结论正确的是（　　） A．随着温度的降低，各种波长的辐射强度都增大 B．随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．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 D．黑体热辐射的强度与波长无关 二、多选题 11．（23-24高二上·广西南宁·期末）下列有关黑体和黑体辐射的说法中正确的是（　　） A．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 B．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做黑体 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关 D．黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光） 12．（23-24高二上·甘肃白银·期末）下列有关热辐射的说法中，正确的是（　　） A．有些物体不会向外辐射电磁波 B．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波 C．物体的温度升高时，热辐射中只有波长较长的成分越来越强 D．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波 13．（23-24高二上·河南·期中）下列说法正确的是（    ） A．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流 B．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．光谱中，可见光从红光到紫光，其波长越来越大 D．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同 14．（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 15．（22-23高二上·湖北孝感·期中）下列说法不正确的是（　　） A．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 B．医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在真空中传播并能发生干涉、衍射 C．麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并通过实验证实了电磁波的存在 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 16．（21-22高二·全国·课后作业）关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是（　　） A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的 B．认为能量值是连续的 C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的 D．认为微观粒子的能量是分立的 17．（2022高三·全国·专题练习）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能量单位，称为“能量子” C．能量子假说中的能量子的能量ε=hν，ν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 18．（2022高二·全国·专题练习）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（　　） A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加 B．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加 D．随温度降低，辐射强度的极大值向频率较高的方向移动 19．（2022高三·全国·专题练习）对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是（　　） A．以某一个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收 B．辐射和吸收的能量是某一特定值的整数倍 C．吸收的能量可以是连续的 D．辐射和吸收的能量是量子化的 20．（21-22高二上·浙江台州·期末）2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波波长越长，其能量子的能量越小 B．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 C．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014s D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第20讲:能量量子化 【考点梳理】 【知识梳理】 知识点一、热辐射 能量子 1．普朗克的能量子概念 (1)能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，ν为电磁波的频率． (2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，即相邻两个值之间有一定距离． 2．爱因斯坦的光子说 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个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光量子，简称光子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν. 知识点二、热辐射 1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射． 2．特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强． 3．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． 知识点三、能量子 1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子． 2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s. 3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称作光子． 知识点四、能级 原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级． 原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差. 【题型归纳】 题型一：热辐射、黑体和黑体辐射 【例1】．（23-24高二下·江苏扬州·阶段练习）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 【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。 【变式1】．（21-22高二下·河南洛阳·阶段练习）关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是（  ） A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，所以看起来是黑色的 C．随着温度的升高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加 D．黑体辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【答案】C 【详解】A．一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，也与材料的种类及表面情况有关，A错误； B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，看不见的，B错误； C．随着温度的升高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加，C正确； D．黑体辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，D错误。 故选C。 【变式2】．（22-23高二下·山西忻州·期中）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．黑体不会辐射电磁波 B．温度低于0℃的物体不会辐射电磁波 C．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 D．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律 【答案】C 【详解】AB．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，温度越高，辐射的电磁波越强，AB错误； CD．普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象，C正确，D错误。 故选C。 题型二：能量子的理解 【例2】．（23-24高二上·江苏·月考）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，具有“量子化”特征的是（    ） A．人的个数 B．人的质量 C．物体的动能 D．物体的长度 【答案】A 【详解】在经典物理学中，对体系物理量变化的最小值没有限制，它们可以任意连续变化，如重力、动能、长度等，但在量子力学中，物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化，具体有多大要随体系所处的状态而定。这种物理量只能采取某些分离数值的特征叫作量子化。A正确，BCD错误。 故选A。 【变式1】．（23-24高二上·河北保定·期中）我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段（X波段和S波段）”雷达系统，雷达发射的X波段的频率为8GHz~12GHz，S波段的频率为2GHz~4GHz，下列说法正确的是（　　） A．在空气中X波段的传播速度大于S波段的 B．在空气中S波段的波长比X波段的更短 C．S波段和X波段的频率都比紫外线的小 D．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量小 【答案】C 【详解】A．X波段和S波段均为电磁波，它们在空气中的传播速度相同，故A错误； B．根据 X波段的频率较大，可知在空气中S波段的波长比X波段的更长，故B错误； C．S波段和X波段的频率都比紫外线的小，故C正确； D．能量子的能量与其频率成正比，X波段能量子的能量大于S波段能量子的能量，故D错误。 故选C。 【变式2】．（22-23高二上·浙江杭州·期末）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。 题型三：能量子的的计算公式应用 【例3】．（2023·浙江宁波·三模）卡西米尔能量是两导体平板之间由于涨落而产生的相互作用有关的能量。如果h表示普朗克常数，c表示光速，a表示两导体板之间的距离，请你根据单位制知识，判断下列单位面积的卡西米尔能量E的表达式可能正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】普朗克常数h的单位是，光速c的单位是，距离a的单位是m，可知单位的是 其意义为单位面积的能量。 故选B。 【变式1】．（23-24高三上·江西南昌·开学考试）现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器，该激光器单光子能量高，能直接打断某种材料的分子键，使之从材料表面脱离。据此判断，打断该材料分子键需要的能量约为（取普朗克常量，真空光速）（    ）    A． B． C． D． 【答案】B 【详解】打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子能量，则该激光的光子能量为 解得 故选B。 【变式2】．（22-23高二下·陕西咸阳·期中）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。 题型四：黑体辐射的图像问题 【例4】．（2022·江苏苏州·模拟预测）下列关于在两种不同温度下某一定质量的气体的分子速率分布图像（纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率）和两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系的图像符合实验规律的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】AB．两种不同温度下某一定质量的气体的分子速率分布图像与坐标轴围成的面积应相等，且温度较高的气体分子速率大的占比更多，AB错误； CD．黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，C正确，D错误； 故选C。 【变式1】．（21-22高二上·江苏苏州·开学考试）如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是（　　） A．T1>T2 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律 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，这个小孔就成了一个黑体 【答案】B 【详解】A．由图可知，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，所以T1>T2，故A正确，不符合题意； B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关外，与黑体的材料及表面状况无关，故B错误，符合题意； C．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，很好的解释了黑体辐射的实验规律,故C正确，不符合题意； 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，最终不能从空腔射出，就相当于吸收了所有电磁波，这个小孔就可以近似为一个绝对黑体，故D正确。 故选B。 【变式2】（2022高三·全国·专题练习）黑体辐射的强度与波长的关系如图所示，由图可知下列说法错误的是（　　） A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加 B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动 C．任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波 D．不同温度下，黑体只会辐射相对应的某些波长的电磁波 【答案】D 【详解】A．由题图可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，故A正确，不符合题意； B．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B正确，不符合题意； CD．任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选D。 题型五：能量量子化的应用 【例5】．（23-24高三上·宁夏石嘴山）下列说法正确的是（    ） ①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 ②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” ③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 ④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不可分割的能量子组成的 A．①② B．①④ C．①②④ D．①②③ 【答案】C 【详解】①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，该说法正确； ②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”，该说法正确； ③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，该说法错误； ④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不可分割的能量子组成的，该说法正确。 故选C。 【变式1】．（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。 【变式2】．（22-23高三上·山东枣庄·期末）“千克”这一基本单位原由国际千克原器来定义。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂依合金制成的圆柱体，高度和直径均为，原型保存在巴黎国际计量局。因受空气污染和氧化等因素影响，国际千克原器的质量出现细微变化，已难以适应现代精密测量要求。因此科学界一直想用一种基于物理常数的定义来取代。2018年11月16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。该决定已于2019年5月20日生效。此次标准实施后，国际单位制中7个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，保证了国际单位的长期稳定性和通用性。以下说法正确的是（    ） A．普朗克常量h是一个无单位的常量 B．普朗克常量h的单位等效于 C．普朗克常量h的单位等效于 D．普朗克常量h的单位等效于 【答案】C 【详解】A．根据，可得，则普朗克常量h的单位为，故A错误； B．根据牛顿第二定律 可知，则 故B错误； CD．根据功的定义 可知 则 故C正确，D错误； 故选C。 【高分达标】 一、单选题 1．（21-22高二上·山西太原·期末）关于能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的 B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 C．电磁波的波长越长，其能量子越大 D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点 【答案】B 【详解】A．能量子假设最早是由普朗克提出的，故A错误； B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确； C．根据 可知，电磁波的波长越长，其能量子越小，故C错误； D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，而它的观点是正确的，故D错误。 故选B。 2．（23-24高二上·浙江·期末）下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦建立了经典电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在 B．法拉第受到通电导线和磁体磁场相似性的启发，提出了分子电流假说 C．安培的能量子假说是对经典物理学思想和观念的一次突破，成功地解释了黑体辐射问题 D．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象 【答案】A 【详解】A．麦克斯韦建立了经典电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A正确； B．安培第受到通电导线和磁体磁场相似性的启发，提出了分子电流假说，B错误； C．普朗克的能量子假说是对经典物理学思想和观念的一次突破，成功地解释了黑体辐射问题，C错误； D．奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，D错误。 故选A。 3．（22-23高二上·江苏淮安·期中）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。 4．（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。 5．（22-23高二上·江西·期中）2022年5月5日，我国成功利用“墨子号”量子科学实验卫星，实现了地球上1200公里间的量子态远程传输，这次实验的成功，意味着我国在量子通信网络建设领域向前迈出了重要的一步。下列关于量子化的说法正确的是（    ） A．爱因斯坦首先提出了“能量子”的概念 B．物体的长度是量子化的 C．对于宏观带电物体，其电荷量是量子化的 D．能量子与电磁波的频率成反比 【答案】C 【详解】A．普朗克首先提出了“能量子”的概念，A错误；     B．物体的长度是连续的，B错误； C．对于宏观带电物体，其电荷量是量子化的，是元电荷的整数倍，C正确； D．根据 ，能量子与电磁波的频率成正比，D错误。 故选C。 6．（22-23高二上·湖北宜昌·期中）关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．闭合导线的一部分在磁场中运动时，一定会产生感应电流 B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 C．电磁铁的原理是利用电磁感应现象制成的，麦克风是电流的磁效应 D．爱因斯坦为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论 【答案】B 【详解】A．闭合导线的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，才会产生感应电流，若沿着磁感线方向运动就不会产生感应电流，A错误； B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波，B正确； C．电磁铁的原理是利用电流的磁效应制成的，麦克风是电磁感应现象，C错误； D．能量量子化的理论是由普朗克提出的，D错误。 故选B。 7．（23-24高三上·内蒙古包头·开学考试）太阳不断向外辐射能量，太阳的质量在不断的减小，已知地球所处位置每平方米每秒接收到的太阳能约为，日地间距离约为，设太阳辐射的能量均匀分布在以太阳为球心、日地距离为半径的球面上，则太阳每秒减少的质量约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题可知太阳每秒辐射的能量为 根据质能方程 解得太阳每秒减少的质量为 约为； 故选B。 8．（22-23高二上·河南信阳·期末）在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述符合事实的是（    ） A．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质 B．奥斯特通过实验首先发现了电磁感应现象 C．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在 D．爱因斯坦把能量子引入物理学，为量子力学的建立做出了突出的贡献 【答案】A 【详解】A．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质，故A正确； B．法拉第首先发现了电磁感应现象，故B错误； C．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C错误； D．普朗克把能量子引入物理学，故D错误。 故选A。 9．（21-22高二·全国·课后作业）关于对能量子的认识，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．能量子与电磁波的频率成反比 D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 【答案】B 【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，ε与ν成正比，故C错误； 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B。 10．（21-22高二下·甘肃定西·期中）如图所示为黑体辐射的规律，由此图象得到下列结论正确的是（　　） A．随着温度的降低，各种波长的辐射强度都增大 B．随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．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 D．黑体热辐射的强度与波长无关 【答案】C 【详解】A．由图像可知，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都减小，A错误； B．随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，B错误； CD．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，与其他因素无关，C正确，D错误。 故选C。 二、多选题 11．（23-24高二上·广西南宁·期末）下列有关黑体和黑体辐射的说法中正确的是（　　） A．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 B．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做黑体 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关 D．黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光） 【答案】ABD 【详解】A．黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故A正确； B．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做黑体，故B正确； C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，故C错误； D．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，随着温度升高，可以辐射出任何频率的电磁波，故D正确。 故选ABD。 12．（23-24高二上·甘肃白银·期末）下列有关热辐射的说法中，正确的是（　　） A．有些物体不会向外辐射电磁波 B．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波 C．物体的温度升高时，热辐射中只有波长较长的成分越来越强 D．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波 【答案】BD 【详解】A．一切物体都在向外辐射电磁波，故A错误； B．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，故B正确； C．物体的温度升高时，不管是短波还是长波，辐射强度都会增强，故C错误； D．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，故D正确。 故选BD。 13．（23-24高二上·河南·期中）下列说法正确的是（    ） A．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流 B．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．光谱中，可见光从红光到紫光，其波长越来越大 D．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同 【答案】AB 【详解】A．根据电磁感应规律知，当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流，选项A正确； B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，选项B正确； CD．从红光到紫光，波长越来越短，电磁波在真空中的速度均为光速，选项CD错误。 故选AB。 14．（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。 15．（22-23高二上·湖北孝感·期中）下列说法不正确的是（　　） A．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 B．医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在真空中传播并能发生干涉、衍射 C．麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并通过实验证实了电磁波的存在 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 【答案】BCD 【详解】A．根据热辐射的定义可知，一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射，故A正确，不符合题意； B．医院里“γ手术刀”是一种γ射线，可以在真空中传播；超声波是一种纵波，超声波的传播需要介质，在真空中不能传播；它们在满足一定条件下均能发生干涉、衍射，故B错误，符合题意； C．麦克斯韦建立了电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；并预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实电磁波存在，故C错误，符合题意； 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，与材料的种类及其表面状况无关，故D错误，符合题意。 故选BCD。 16．（21-22高二·全国·课后作业）关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是（　　） A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的 B．认为能量值是连续的 C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的 D．认为微观粒子的能量是分立的 【答案】AD 【详解】普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的。 故选AD。 17．（2022高三·全国·专题练习）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能量单位，称为“能量子” C．能量子假说中的能量子的能量ε=hν，ν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，每一份能量单位，称为“能量子”，能量子的能量ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，故ABC符合题意，D不符合题意。 故选ABC。 18．（2022高二·全国·专题练习）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（　　） A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加 B．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加 D．随温度降低，辐射强度的极大值向频率较高的方向移动 【答案】AB 【详解】AC．由图可知，随温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，故A正确，C错误； B．温度升高，辐射强度的极大值会向着波长较短的方向移动，故B正确； D．温度降低，辐射强度的极大值会向着波长较长的方向移动，由于波长与频率成反比，所以，温度降低，辐射强度的极大值会向着频率较低的方向移动，故D错误。 故选AB。 19．（2022高三·全国·专题练习）对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是（　　） A．以某一个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收 B．辐射和吸收的能量是某一特定值的整数倍 C．吸收的能量可以是连续的 D．辐射和吸收的能量是量子化的 【答案】ABD 【详解】根据普朗克能量量子化理论可知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，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的，故AB正确，C错误。 故选ABD。 20．（21-22高二上·浙江台州·期末）2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约为400km的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功。航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（　　） A．电磁波波长越长，其能量子的能量越小 B．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 C．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.014s D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论 【答案】AD 【详解】A．电磁波的能量子为 则电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故A正确； B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，非均匀变化的磁场或电场，其周围产生电磁波，故B错误； C．电磁波在真空中或空气中传播的速度v=3.0×108m/s，空间站到地球表面的距离 电磁波从空间站传播到地面的时间为 故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁场理论，1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，从而证明了电磁波的存在，故D正确； 故选AD。 2 学科网（北京）股份有限公司 $