13.5 能量量子化 同步练习 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦能量量子化核心概念，通过基础概念辨析-情境应用理解-综合定量计算的三层设计，强化物理观念与科学思维的渐进培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|能量量子化假说、黑体辐射、光子能量公式|8道选择题聚焦核心概念辨析，如能量子提出者、电磁波能量与波长关系，夯实物理观念| |中档|电磁波性质与实际情境结合|1道选择题关联雷达系统（X/S波段），通过频率-波长-能量关系考查科学推理| |提升|能量子定量计算|3道题（含2道计算题）涉及光子数计算，如激光能量与光子数关系，体现科学探究中的数学应用|

13.5能量量子化 1 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ν的光的能量子为hν D. 电磁波波长越长，其能量子越大 2 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 3 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 4 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 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. 温度低于0 ℃的物体不会辐射电磁波 B. 黑体不会辐射电磁波 C. 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 D. 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 6 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 7 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 8 关于光子的能量，下列说法中正确的是(　　) A. 光子的能量跟它的频率成反比 B. 光子的能量跟它的频率成正比 C. 光子的能量跟它的速度成正比 D. 光子的能量跟它的速度成反比 9 （2025南通海门期中）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8～12 GHz，S波段的频率为2～4 GHz，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 10 一盏电灯发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长λ＝6.0×10-7 m，在距电灯r＝10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的能量子数约为(　　) A. 2×1017个　 B. 2×1016个 C. 2×1015个　 D. 2×1023个 11（2025南通启东阶段测试）某装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长λ为0.35 μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，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） 12 （2025南通海门实验中学期中）纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10 W的氩激光器，能发出波长λ＝500 nm 的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10-3 J的能量，求：（普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s） (1) 每次“点焊”视网膜的时间； (2) 在这段时间内发出的激光光子的数量． 第5节　能量量子化 1. C　能量子假说是由普朗克最早提出来的，A错误；根据普朗克能量量子化假说，微观粒子能量不连续，B错误；能量子的能量ε＝hν＝h，所以电磁波波长越长，其能量子越小，C正确，D错误． 2. D　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D正确． 3. C　黑体不反射电磁波，但会向外辐射电磁波，即黑体辐射，A错误；一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，B错误；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，C正确；麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹用实验捕捉到了电磁波，D错误． 4. B　真空中，所有电磁波的传播速度都相同，A错误；变化的电场产生磁场是麦克斯韦提出的，B正确；由ε＝hν，其中h是常量，可得频率越高的电磁波传播的能量子的能量越高，C错误；高温、低温物体都会发生热辐射，不过是辐射强度不同，D错误． 5. D　一切物体都会辐射电磁波，温度越高，辐射的电磁波越强，A错误；黑体是一种理想化模型，黑体能完全吸收入射到其表面的电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射，但是黑体会向外辐射电磁波，B错误；普朗克借助于能量子假说，完美地解释了黑体辐射规律，C错误；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，D正确． 6. D　一切物体都会辐射电磁波，温度越高辐射的能力越强，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、C错误；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，D正确． 7. B　能量子假设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＝ 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． 8. B　根据能量子公式ε＝hν可知，光子的能量与它的频率成正比，故A、C、D错误，B正确． 9. C　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；根据v＝fλ，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；S波段和X波段的频率都比紫外线的小，故C正确；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． 10. A　光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100 W灯泡每秒产生光能E＝100 J，设灯泡每秒发出的能量子数为n，则能量为E＝nh，在以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的能量子数n′＝＝＝个＝2.4×1017个，A正确． 11. 每个激光光子的能量为ε＝h， 该紫外激光中所含光子数为n＝， 代入数据可得n≈4.2×1021个． 12. (1) 已知激光器的功率P＝10 W，每次“点焊”需要的能量E＝2×10-3 J，根据E＝Pt得，每次“点焊”视网膜的时间是t＝＝ s＝2×10-4 s. (2) 设每个光子的能量为E0，则E＝hν＝h. 在这段时间内发出的激光光子的数量n＝＝＝个≈5×1015个． 学科网（北京）股份有限公司 $