5. 微观世界的量子化（讲义）物理教科版必修第三册

本高中物理讲义聚焦“微观世界的量子化”核心知识点，从热辐射现象及黑体辐射特点入手，通过普朗克能量子假说（ε=hν）建立能量量子化观念，结合能级概念解释原子光谱分立特征，构建从宏观现象到微观理论的学习支架。 资料以科学思维培养为特色，通过随学随练（如热辐射Mλ-λ图线分析）和图像题（黑体辐射强度、分子速率分布）引导模型建构与科学推理。分层练习题（基础、素养、迁移）覆盖不同认知层次，课中辅助教师授课，课后助力学生巩固能量观念，查漏补缺。

第三章 电磁场与电磁波初步 5.微观世界的量子化 课标要点 1．了解热辐射的概念和特点，了解黑体的概念及黑体辐射的特点。 2.了解能量子的概念及其提出的科学过程，了解光子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。 3.了解能级的概念，并能解释原子光谱的分立特征，了解量子力学的建立 学习重难点 重点：能量子的概念 难点：理解能量量子化假说。 知识点1　热辐射 1．热辐射 (1)定义：我们周围的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。 (2)特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 2．黑体 (1)定义：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，这种物体就叫作黑体。 (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 　随学随练6 热辐射是指所有物体都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由Mλ-λ图线可知，同一物体在不同温度下 （　　） A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同 B．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 C．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小 D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动 、知识点2　能量子 1．定义：普朗克假设，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，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，其值为h＝6.63×10－34J·s。 3．能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的。 4．光子：爱因斯坦认为电磁场本身就是不连续的，也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被叫作光子。 　随学随练．（多选）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，不具有“量子化”特征的是（　　） A．人的个数 B．物体所受的重力 C．物体的动能 D．物体的长度 、知识点3能级 1．定义：原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级。 2．用能级跃迁解释原子的发射光谱：原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 3．量子力学：能很好地描述微观粒子运动的规律 题型1光的波粒二象性 关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．爱因斯坦提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性 B．大量光子易表现出粒子性，个别光子易表现出波动性 C．X射线的衍射实验和电子的衍射实验，都证实了物质波假设是正确的 D．爱因斯坦的光电效应实验可验证光的粒子性 活学活用 。1．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（　　） A．图像（a）表明光具有波动性 B．图像（c）表明光具有粒子性 C．用紫外线观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 2．下列实验中，能证明光具有粒子性的是（ ） A．光电效应实验 B．光的双缝干涉实验 C．光的圆孔衍射实验 D．康普顿效应实验 题型2 能量子 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 活学活用 1．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 2．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 。 基础通关 1．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 2．微观领域中，电磁波的能量、原子的能量都不是连续变化的，只能是某些特定的值，我们称之为“量子化”。以下宏观概念中，哪些是不连续的（　　） A．物体的长度 B．物体所受的重力 C．物体的动量 D．人的个数 3．以下哪些概念是量子化的（　　） A．物体的质量 B．物体的冲量 C．苹果的个数 D．教室的高度 4．某气体在、两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了、两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系，下列说法正确的是（　　） A．图甲中>，图乙中> B．图甲中<，图乙中< C．图甲中<，图乙中> D．图甲中>，图乙中< 5．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 6．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 7．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 8．如图是物理兴趣小组的同学在某资料上发现的一幅物理图像，该图像未标明坐标轴代表的物理量。于是同学们对该图像进行了讨论，正确的意见是（　　）    A．该图像可能是某种气体在不同温度时的分子速率分布图像，且图线Ⅱ对应的温度较高 B．该图像可能是黑体在不同温度时的辐射强度随波长变化的图像，且图线Ⅰ对应的温度较高 C．该图像可能是某振动系统在不同驱动力作用下受迫振动的振幅随频率变化的图像，且图线Ⅱ对应的驱动力频率较大 D．该图像可能是不同电源的输出功率随负载电阻变化的图像。且图线Ⅰ对应的电源内阻较大 、9．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 10．下列说法正确的是（　　） 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 B．只有温度高的物体才会有热辐射 C．电磁波是一种物质，不能在真空中传播 D．一个物体所具有的能量是非量子化的，可以是一个任意值 素养提升 1．原子的能量量子化现象是指(     ) A．原子的能量是不可改变的 B．原子的能量与电子的轨道无关 C．原子的能量状态是不连续的 D．原子具有分立的能级。 2．2021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 3．有关量子理论及相关现象，下列说法中正确的是（　　） A．能量量子化的观点是普朗克首先提出的 B．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比 C．一群处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出6种频率的光子 D．射线、射线、射线都是波长极短的电磁波 4．“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 5．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．原子处于能级最低的状态时，最稳定 B．原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子 C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征 D．原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁 迁移创新 1．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． 2．按黑体辐射理论，黑体单位面积的辐射功率与其热力学温度的四次方成正比，比例系数为（称为斯特藩-玻尔兹曼常数），某黑体如果它辐射的功率与接收的功率相等时，温度恒定。假设宇宙中有一恒星A和绕其圆周运动的行星B（忽略其它星体的影响），已知恒星A单位面积辐射的功率为P，B绕A圆周运动的周期为，将B视为黑体，B的温度恒定为T，万有引力常数为G，将A和B视为质量均匀分布的球体，行星B的大小远小于其与A的距离，由上述物理量和常数表示出的恒星A的平均密度为（　　） A． B． C． D． 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 电磁场与电磁波初步 5.微观世界的量子化 课标要点 1．了解热辐射的概念和特点，了解黑体的概念及黑体辐射的特点。 2.了解能量子的概念及其提出的科学过程，了解光子的概念，了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。 3.了解能级的概念，并能解释原子光谱的分立特征，了解量子力学的建立 学习重难点 重点：能量子的概念 难点：理解能量量子化假说。 知识点1　热辐射 1．热辐射 (1)定义：我们周围的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。 (2)特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 2．黑体 (1)定义：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，这种物体就叫作黑体。 (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 　随学随练6 热辐射是指所有物体都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由Mλ-λ图线可知，同一物体在不同温度下 （　　） A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同 B．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 C．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小 D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动 【答案】D 【详解】由Mλ-λ图线可知，对于同一物体，随着温度的升高，一方面，各种波长电磁波的辐射强度都有所增加，向外辐射的电磁波的总能量增大；另一方面，辐射强度的极大值向短波方向移动，波长范围增大。ABC错误，D正确。 故选D。 、知识点2　能量子 1．定义：普朗克假设，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，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，其值为h＝6.63×10－34J·s。 3．能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的。 4．光子：爱因斯坦认为电磁场本身就是不连续的，也就是说，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被叫作光子。 　随学随练．（多选）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，不具有“量子化”特征的是（　　） A．人的个数 B．物体所受的重力 C．物体的动能 D．物体的长度 【答案】BCD 【详解】“量子化”的特征是不连续：人的个数是不连续的，符合； 而物体所受的重力、物体的动能、物体的长度都是连续的，不具有“量子化”特征。 故选BCD。 、知识点3能级 1．定义：原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级。 2．用能级跃迁解释原子的发射光谱：原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 3．量子力学：能很好地描述微观粒子运动的规律 题型1光的波粒二象性 关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．爱因斯坦提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性 B．大量光子易表现出粒子性，个别光子易表现出波动性 C．X射线的衍射实验和电子的衍射实验，都证实了物质波假设是正确的 D．爱因斯坦的光电效应实验可验证光的粒子性 【答案】D 【详解】A．德布罗意提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性，故A错误； B．大量光子表现出波动性（如干涉、衍射），个别光子表现出粒子性（如光电效应），故B错误； C．X射线的衍射实验验证电磁波的波动性，电子的衍射实验验证物质波，两者均支持波粒二象性，但X射线实验不直接验证物质波假说，故C错误； D．爱因斯坦通过光电效应理论（光子说）解释了光的粒子性，实验现象（如截止频率）验证了该理论，故D正确。 故选D。 活学活用 。1．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）（b）（c）所示的图像，则（　　） A．图像（a）表明光具有波动性 B．图像（c）表明光具有粒子性 C．用紫外线观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 【答案】D 【详解】A．图像（a）是一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，故A错误； B．图像（c）有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性，故B错误； C．紫外线也具有粒子性和波动性，所以用紫外线也可以观察到类似的图像，故C错误； D．因为单个光子所能到达的位置不能确定，但大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故实验表明光是一种概率波，故D正确。 故选D。 2．下列实验中，能证明光具有粒子性的是（ ） A．光电效应实验 B．光的双缝干涉实验 C．光的圆孔衍射实验 D．康普顿效应实验 【答案】AD 【详解】A．光电效应说明光具有粒子性，故A正确； B．光的干涉和衍射是波特有的现象，不能说明粒子性，故B错误； C．衍射是波特有的现象，不能说明粒子性，故C错误； D．康普顿效应能说明光具有粒子性，故D正确． 题型2 能量子 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。 活学活用 1．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。 2．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。 。 基础通关 1．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。 2．微观领域中，电磁波的能量、原子的能量都不是连续变化的，只能是某些特定的值，我们称之为“量子化”。以下宏观概念中，哪些是不连续的（　　） A．物体的长度 B．物体所受的重力 C．物体的动量 D．人的个数 【答案】D 【详解】物体的长度、所受的重力、动量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的；而人的个数只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的。故ABC错误，D正确。 故选D。 3．以下哪些概念是量子化的（　　） A．物体的质量 B．物体的冲量 C．苹果的个数 D．教室的高度 【答案】C 【详解】量子化是指物理量只能一份一份的变化，ABD错误，C正确。 故选C。 4．某气体在、两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了、两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系，下列说法正确的是（　　） A．图甲中>，图乙中> B．图甲中<，图乙中< C．图甲中<，图乙中> D．图甲中>，图乙中< 【答案】C 【详解】由图甲可知，温度为T2的图线中速率大分子占据的比例较大，则说明其对应的平均动能较大，故T2对应的温度较高，故<。由图乙可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短方向移动，所以有>。 故选C。 5．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。 6．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。 7．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。 8．如图是物理兴趣小组的同学在某资料上发现的一幅物理图像，该图像未标明坐标轴代表的物理量。于是同学们对该图像进行了讨论，正确的意见是（　　）    A．该图像可能是某种气体在不同温度时的分子速率分布图像，且图线Ⅱ对应的温度较高 B．该图像可能是黑体在不同温度时的辐射强度随波长变化的图像，且图线Ⅰ对应的温度较高 C．该图像可能是某振动系统在不同驱动力作用下受迫振动的振幅随频率变化的图像，且图线Ⅱ对应的驱动力频率较大 D．该图像可能是不同电源的输出功率随负载电阻变化的图像。且图线Ⅰ对应的电源内阻较大 【答案】A 【详解】A．如图所示的可能是某种气体在不同温度时的分子速率分布图像，且图线Ⅱ对应的温度较高，故A正确； B．温度升高时，黑体辐射各种波长的辐射强度都增加，不同温度对应的曲线不相交，B错误； C．同一振动系统在不同驱动力作用下的共振曲线峰值对应的频率相同，且不会经过坐标原点，故C错误； D．当负载电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，如果图像是不同电源的输出功率随负载电阻变化的图像，则图线Ⅱ对应的电源内阻较大，故D错误。 故选A。 9．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 【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。 10．下列说法正确的是（　　） 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 B．只有温度高的物体才会有热辐射 C．电磁波是一种物质，不能在真空中传播 D．一个物体所具有的能量是非量子化的，可以是一个任意值 【答案】A 【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，A正确； B．任何物体都会有热辐射，B错误； C．电磁波是一种物质，能在真空中传播，C错误； D．一个物体所具有的能量是量子化的，是一个非连续值，D错误； 故选A。 素养提升 1．原子的能量量子化现象是指(     ) A．原子的能量是不可改变的 B．原子的能量与电子的轨道无关 C．原子的能量状态是不连续的 D．原子具有分立的能级 【答案】CD 【详解】玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，且原子的能量也是量子化，即原子的能量状态是不连续的、具有分立的能级，故选项CD正确。 故选CD。 2．2021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。 3．有关量子理论及相关现象，下列说法中正确的是（　　） A．能量量子化的观点是普朗克首先提出的 B．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比 C．一群处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出6种频率的光子 D．射线、射线、射线都是波长极短的电磁波 【答案】AC 【详解】A．普朗克最早提出能量量子化的观点，故A正确； B．由光电效应方程及遏止电压关系可得 联立可得 即遏止电压随着入射光的频率增大而增大，但不成正比，故B错误； C．一群处于 n=4 激发态的氢原子向基态跃迁时，最多辐射出的光子种类为 故C正确； D．α 射线为氦核流，β 射线为电子流，γ 射线为电磁波，故D错误。 故选AC。 4．“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。 5．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．原子处于能级最低的状态时，最稳定 B．原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子 C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征 D．原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁 【答案】ABC 【详解】A．原子在不同的状态中具有不同的能量，能量最低的状态最稳定，A正确； B．原子由高能级向低能级跃迁时，能量减小，放出光子，B正确； C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征，C正确； D．原子只能吸收等于能级差的光子向高能级跃迁，D错误。 故选ABC。 迁移创新 1．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。 2．按黑体辐射理论，黑体单位面积的辐射功率与其热力学温度的四次方成正比，比例系数为（称为斯特藩-玻尔兹曼常数），某黑体如果它辐射的功率与接收的功率相等时，温度恒定。假设宇宙中有一恒星A和绕其圆周运动的行星B（忽略其它星体的影响），已知恒星A单位面积辐射的功率为P，B绕A圆周运动的周期为，将B视为黑体，B的温度恒定为T，万有引力常数为G，将A和B视为质量均匀分布的球体，行星B的大小远小于其与A的距离，由上述物理量和常数表示出的恒星A的平均密度为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】恒星A对行星B的引力提供行星B做圆周运动的向心力，恒星A与B之间的距离为r，有 恒星A单位面积辐射的功率为P，设恒星A的半径为，由于行星B的温度恒定，则行星B辐射的功率与接收的功率相等，即 其中 则恒星A的平均密度为 故选A。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $