13.5 能量量子化 同步练习 -2026-2027学年高二下学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 高中物理新授课同步练，聚焦能量量子化，分层设计为概念辨析→公式应用→综合计算，覆盖热辐射、能量子、能级核心知识点，通过基础判断与递进计算巩固物理观念和科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |概念辨析|热辐射基本性质|单选+多选辨析黑体辐射特点、热辐射规律（如温度与波长关系）| |公式应用|能量子公式及光子能量计算|结合波长频率计算能量子（如光子数比例、最小能量光子数）| |综合计算|能级跃迁及综合计算|计算题整合功率与能量子公式（如白炽灯辐射光子数计算）|

第5节 能量量子化 同步练习 基础过关练 一、选择题: 题组一　热辐射 1.(2026宁夏银川期中)下列有关黑体和黑体辐射的说法错误的是(　　) A.黑体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射 B.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) C.黑体辐射中温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D.黑体辐射的实验规律可以用经典物理学的理论解释 2.(多选)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，是因为黑体可以有较强的辐射 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．(多选)下列说法正确的是(　　) A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高 C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强 D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高 题组二　能量子 4.关于能量量子化,下列说法正确的是(　　) A.能量子假说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 5.两束能量相同的色光,都垂直地照射到物体表面,第一束光在某段时间内打在物体表面上的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面上的光子数之比为4∶5,已知c=λν,则这两束光的光子能量和波长之比分别为(　　) A.4∶5　4∶5　　　B.5∶4　4∶5 C.5∶4　5∶4　　　D.4∶5　5∶4 6.正常视力的人眼对波长约为555 nm的电磁波最为敏感,这种电磁波处于光学频谱的绿光区,如果每秒有10个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉。现有一绿灯以20 W的功率均匀地向各方向(球面)发射波长为5.55×10-7 m的绿光,已知瞳孔的直径d=5 mm,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3×108 m/s,理论上人眼能看到该绿灯时到绿灯的最大距离约为(　　) A.2×103 m　　　B.5×104 m C.5×105 m　　　D.3×106 m 7．已知某单色光的波长为λ，真空中光速为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 8.(多选)某光源放出波长在500~600 nm范围的各种光子,若已知该光源的发光功率为1 mW,则它每秒发射的光子数可能是(真空中的光速c=3×108 m/s,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)(　　) A.2.0×1015个　　　B.2.8×1015个 C.2.6×1015个　　　D.1.5×1015个 题组三　能级 9.(2025江苏盐城期中)关于光子的发射和吸收,下列说法正确的是(　　) A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子,放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差 B.原子不能从低能级向高能级跃迁 C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级,放出光子后从较高能级跃迁到较低能级 D.原子无论是吸收光子还是放出光子,吸收的光子或放出的光子的能量可大于始、末两个能级的能量差值 10.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18 J，已知可见光的平均波长为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，恰能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为(　　) A．1个 B．3个 C．30个 D．300个 11.(多选)关于原子的能级跃迁，下列说法正确的是(　　) A．原子从低能级跃迁到高能级要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差 B．原子不能从低能级向高能级跃迁 C．原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级 D．原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子，光子的能量都等于始、末两个能级的能量差的绝对值 12.(多选)下列关于氢原子光谱和能级的说法正确的是(　　) A.氢原子光谱中的亮线是氢原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的 B.氢原子光谱不是连续的,是一些分立的亮线,说明了氢原子的能级是量子化的 C.原子能量越高,原子越稳定 D.原子从高能态向低能态跃迁会放出光子,光子能量等于两个能级能量差值的大小 二、计算题: 13．40瓦的白炽灯，有5%的能量转化为可见光．设所发射的可见光的平均波长为580 nm，那么该白炽灯每秒辐射的光子数为多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s) 参考答案： 1.D　黑体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射,故A正确;根据辐射规律可知,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),故B正确;黑体辐射的特点是随着温度升高,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C正确;黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释,故D错误。 2.答案　CD解析　任何物体在任何温度下都存在辐射，温度越高辐射的能量越多，A错误；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，B错误，C正确；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，D正确． 3.答案　BC解析　物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，A错误；铁块呈现黑色，是由于它的辐射强度的极大值对应的波长段在红外部分，甚至波长更长，说明它的温度不太高，当铁块的温度较高时铁块呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强，故B、C正确；太阳早、晚时分呈现红色，而中午时分呈现白色，是大气吸收与反射了部分光的原因，不能说明中午时分太阳温度最高，D错误． 4.B　能量子假说最早是由普朗克提出的,A错误;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,B正确;根据ε=hν=h可知,电磁波的波长越长,其能量子越小,C错误;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,D错误。 5.B　由E=nε知,能量相同时光子数n与能量子ε成反比,所以这两束光的光子能量之比为5∶4;又根据ε=hν=h,可得波长之比为4∶5,B正确。 6.D　一个光子的能量ε=hν=h,则光源每秒发出的光子个数为n==;光源发出的光向各个方向传播,在以光源为球心的球面上各处的光子数相同,设人眼到绿灯的距离为r,则人眼所在处的球面的表面积为S2=4πr2;人眼瞳孔的横截面积S1=,由题意知,每秒有10个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉,有≥10,解得r≤3×106 m,故选D。 7.答案　A解析　由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝，从而ε＝hν＝h，故A正确． 8.BC　由题意可知,该光源每秒发光的能量E光源=Pt=1×10-3 J,而波长为λ的光子的能量为E光子=,则每秒发射的光子数为n==,代入数值得2.5×1015<n<3.0×1015,B、C正确。 9..C　原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子,吸收光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差,故A、B错误;原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子,从高能级向低能级跃迁要放出光子,故C正确;由能级跃迁条件可知,原子无论是吸收光子还是放出光子,吸收或放出光子的能量总等于原子在始、末两能级的能量差值,D错误。 10.答案　B解析　每个光子的能量为E0＝h，能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E为10－18 J，由E＝nE0得能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为n＝＝＝个≈3个，故选B. 11.答案　CD 12.ABD　原子处于能量越低的状态越稳定,C错误。 13.答案　5.8×1018个 解析　波长为λ的光子能量为ε＝hν＝h① 设白炽灯每秒辐射的光子数为n，白炽灯的电功率为P， 则n＝② 式中η＝5%是白炽灯的发光效率． 联立①②式得n＝ 代入题给数据得n≈5.8×1018(个) 学科网（北京）股份有限公司 $