13.5 能量量子化 分层作业-2026-2027学年高二物理同步练（人教版必修第三册）

**基本信息** 分层作业通过A、B、C三层设计，实现从基础概念到综合应用的知识巩固，梯度合理，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|电磁波、能量量子化基本概念，光子能量公式简单应用|单选/多选考查物理学家贡献及量子化特点，基础计算题强化E=hν公式应用，培养物理观念| |B层|图像分析（电磁现象）、电磁波实际应用，综合计算（太阳辐射光子数）|结合四幅图判断电磁现象，联系航天员出舱情境考查电磁波性质，提升科学思维中的科学推理能力| |C层|能量量子化与动量、功率综合，实际估算（人体辐射）|太阳帆航天器加速度计算融合能量与动量，人体表面温度估算体现科学态度与责任，深化科学探究|

13.5 能量量子化 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．关于电磁波、能量量子化、电磁感应现象，下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 B．电磁波是一种客观存在的物质 C．普朗克认为微观粒子的能量是连续的 D．奥斯特通过实验发现了“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的现象 2．下列说法正确的是（    ） A．奥斯特发现了电磁感应现象 B．法拉第提出了分子电流假说 C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 D．普朗克提出了能量子的概念 3．（多选）对于带电微粒在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一份一份地辐射或吸收 B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 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 4．（多选）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 5．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） 6．氦氖激光器发射波长为的单色光，这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的发光功率为，则每秒发射多少个光子？ B层 7．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 8．（多选）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 9．太阳光垂直照射到地面上时，地面接收太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%． （1）假如认为可见光的波长约为，日地间距离，普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？ （2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率． C层 10．太阳帆航天器是一种利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，如图所示。在没有空气的宇宙中，太阳光光子会连续撞击太阳帆，使太阳帆获得的动量逐渐增加，从而产生加速度。太阳帆飞船无需燃料，只要有阳光，就会不断获得动力加速飞行。有人设想在探测器上安装有面积极大、反射功率极高的太阳帆，并让它正对太阳。已知太阳光照射太阳帆时每平方米面积上的辐射功率为 P0，探测器和太阳帆的总质量为 m，太阳帆的面积为 s，每个光子的能量为p，此时探测器的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 11．（多选）某光源放出波长在500~600 nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是（普朗克常量）（　　） A． B． C． D． 12．经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处，根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm = 2.90×10 - 1mK，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h = 6.63×10 - 34J·s) 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 B D ABD ABD C AD A BC 1．B 【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，证实电磁波存在的人时赫兹，故A错误； B．电磁波具有能量，是一种物质，赫兹最早通过实验证明了电磁波的存在，故B正确； C．普朗克首先提出微观粒子的能量是量子化的，不是连续的，故C错误； D．法拉第通过实验发现了“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的现象，故D错误。 故选B。 2．D 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，选项A错误； B．安培提出了分子电流假说，选项B错误； C．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项C错误； D．普朗克提出了能量子的概念，选项D正确。 故选D。 3．ABD 【详解】带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的。 故选ABD。 4．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。 5． 【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 6．，个 【详解】光子能量为 每秒发射光子数为 个 7．C 【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。 8．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。 9．（1）个  （2） 【详解】(1)设地面上垂直于阳光的面积上每秒钟接收的可见光光子数为n，则有 设想一个以太阳为球心、以日地间距离为半径的大球面包围着太阳，大球面接收的光子数即等于太阳辐射的全部光子数，则所求可见光光子数 联立得 个． (2)地球背着太阳的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直．接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，则地球接收太阳光的总功率P，则有 10．A 【详解】每秒光照射到帆面上的能量 E=P0s 光子的平均能量 ε=hf 光子的频率 每秒射到帆面上的光子数 联立可得 每个光子的动量 光射到帆面被反弹，由动量定理得 Ft=2Ntp 对飞船，由牛顿第二定律得 F=ma 联立解得 故A正确，BCD错误。 11．BC 【详解】每秒内该光源发光的能量 而波长为λ的光子的能量为 则每秒钟发射的光子数为 代入数值得 故BC正确。 故选BC。 12．36℃，2.12×10 - 22J 【详解】人体表面的温度为 T ==K ≈ 309K≈36℃ 人体辐射的能量子的值为 ε = h= 6.63×10 - 34×J = 2.12×10 - 22J 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $