13.5 能量量子化（分层作业）物理人教版必修第三册

13.5 能量量子化（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、热辐射与黑体 二、能量子与光子 三、原子能级 四、科学漫步　“聆听”宇宙 五、热辐射与能量子的应用 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、热辐射与黑体 1．（24-25高二上·江苏盐城东台·期末）把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光。随着温度升高，铁块慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直到变成黄白色，则（　　） A. 不发光铁块不发生热辐射 B. 不发光铁块热辐射的主要成分是波长较短的电磁波 C. 铁块颜色由暗红到黄白色过程中，热辐射中频率较大的成分越来越强 D. 铁块颜色由暗红到黄白色过程中，热辐射中波长较长的成分越来越强 【答案】C 【详解】A．任何温度高于绝对零度的物体都会发生热辐射，即使不发光，铁块仍会辐射红外线等电磁波，A错误； B．低温物体热辐射的主要成分是波长较长的电磁波（如红外线），而非波长较短的电磁波，B错误； CD．随着铁块温度升高，热辐射的强度峰值会向波长更短、频率更大的方向移动，从暗红到黄白色的过程中，可见光里频率更高（波长更短）的成分占比越来越强，故C正确，D错误。 故选C。 2．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　） A. 黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 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. 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 D. 随着黑体温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【答案】C 【详解】A．能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故A错误； B．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，故B错误，C正确； D．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D错误。 故选C。 3．（25-26高二上·浙江A9协作体·期中）（多选）下列四种有关电磁波的表述，正确的是（　　） A. 图1为今年阅兵上亮相的激光武器，激光作为电磁波，传播不需要介质 B. 图2为微波炉，用来加热鸡蛋往往容易引起鸡蛋爆裂，是因为微波的热效应导致鸡蛋内部压力过大 C. 图3烧炭时，发红的位置只辐射红光，发黄的位置只辐射黄光，黑色的部分不辐射可见光 D. 图4中太阳的极高表面温度可以用黑体辐射定律进行测算 【答案】AD 【详解】A．激光作为电磁波，传播不需要介质，故A正确； B．鸡蛋含有约75%的水分，微波能穿透蛋壳直接使内部水分子振动产生热量，导致内部压力骤增而爆炸，并非是热效应，故B错误； C．物体的辐射光谱与其温度直接相关‌，发红区域温度较低，主要辐射红光，并非只辐射红光。发黄区域温度更高，主要辐射黄光，并非只辐射黄光，故C错误； D．太阳的表面温度主要通过黑体辐射定律(如维恩位移定律)测量。故D正确。 故选AD。 4．（23-24高二下·江苏江阴某校·调研测试）利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，1700K和1500K两种温度下的黑体，其辐射强度按波长分布的情况是（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】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，随着温度升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 故选B。 5．红外线热像仪可以监测人的体温，当被测者从仪器前走过时，便可知道被测者的体温是多少，关于其中原理，下列说法正确的是（       ） A. 人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温 B. 仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关 C. 被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强 D. 被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强 【答案】C 【详解】根据热辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；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．人的体温的高低，直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温，故C正确。 故选C。 6．（25-26高二下·重庆·期中）（多选）近年来，全球量子精密测量领域取得重大进展，量子红外传感、深空辐射测温、新型黑体辐射探测等关键技术都与黑体辐射息息相关。关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A. 黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以向外辐射电磁波 B. 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 C. 黑体辐射中，温度越高，辐射强度极大值向频率较大的方向移动 D. 黑体辐射的规律除与温度有关之外，还与材料以及表面情况有关 【答案】ABC 【详解】A．黑体虽然不反射光，但它自身会向外辐射电磁波（热辐射）。当温度足够高时，黑体辐射的可见光强度很大，看起来就会很明亮，比如高温的铁块，故A正确； B．普朗克提出的能量量子化理论，成功解释了黑体辐射的实验规律，解决了经典理论无法解释的 “紫外灾难” 问题，故B正确； C．根据黑体辐射的实验规律，温度越高，辐射强度的极大值对应的波长越短，也就是对应的频率越大，向高频方向移动，故C正确； D．黑体辐射的规律只与温度有关，与材料、表面情况无关，这正是 “黑体” 的定义特征，故D错误。 故选ABC。 二、能量子与光子 7．（26-27高二上·黑龙江齐齐哈尔·阶段检测）与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波频率更高，具有“更高网速、低延时、低功率海量连接”等特点。与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波（        ） A. 波长更长 B. 能量子的能量更小 C. 能量子的能量更大 D. 传播速度更快 【答案】C 【详解】AD．电磁波在真空中传播的速度均为光速相同，满足，为定值，5G通信的电磁波频率更高，因此波长更短，故AD错误； BC．能量子的能量满足，其中为普朗克常量，5G通信的电磁波频率更高，因此能量子能量更大，故B错误，C正确； 故选C。 8．二、能量子 1. 定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的　　　　　　。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2. 大小：，其中ν是　　　　　　，h是　　　　　　，数值　　　　　　（一般h取J·s）。 3. 光子：爱因斯坦认为光本身就是由一个个不可分割的　　　　　　组成的，频率为ν的光的能量子为　　　　　　。这些能量子被叫作　　　　　　。 【答案】1. 整数倍     2. ① 电磁波的频率    ② 普朗克常量    ③ J·s     3. ① 能量子    ②     ③ 光子      【详解】(1)题详解： 定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 (2)题详解： [1][2][3]大小：，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，数值J·s。 (3)题详解： [1][2][3]光子：爱因斯坦认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为。这些能量子被叫作光子。 9．（25-26高二上·河北秦皇岛·月考）已知某电磁辐射的能量子的能量E，普朗克常量h，电磁波在真空中的速度c，则该电磁辐射的频率和波长的表达式正确的是（        ） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】B 【详解】根据普朗克能量子公式，可得电磁辐射的频率 根据真空中电磁波波速、波长、频率的关系，可得 故选B。 10．2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（1nm=10–9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）（   ） A. 10–21J B. 10–18J C. 10–15J D. 10–12J 【答案】B 【详解】一个处于极紫外波段的光子的能量约为 由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同。 故选B。 【点睛】 根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。 11．（25-26高二上·浙江杭州八县区·期末）能量子，式中v是电磁波的频率，h是普朗克常量。h的单位是（　　） A. J·s B. N·s C.  D.  【答案】A 【详解】根据能量子公式，其中ε的单位为能量单位焦耳J，ν的单位为频率单位赫兹Hz，即s⁻¹，则普朗克常量h的单位为。 故选A。 三、原子能级 12．能级 （1）原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫　　　　　　　　　； （2）原子从高能级向低能级跃迁时　　　　　　　　　光子，光子的能量等于前后两个　　　　　　　　。 【答案】（1）能级     （2）① 放出    ② 能级差      【详解】(1)小问详解： 原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级； (2)小问详解： [1][2]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差。 13．（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。 14．氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（     ） A. 放出光子，能量增加 B. 放出光子，能量减少 C. 吸收光子，能量增加 D. 吸收光子，能量减少 【答案】B 【详解】氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量减少。 故选B。 15．（25-26高二下·江苏淮安·调研测试）已知为氢原子跃迁所发出的四种波长的光，其对应光的波长为、，且满足，下列能级跃迁示意图中，符合上述波长关系的是（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】氢原子跃迁时，辐射光子的能量满足 可知能级差越小，光子波长越大。已知，因此对应能级差满足 图中的能级差大小关系为 故4个选项中，符合题意的是B。 故选B。 四、科学漫步　“聆听”宇宙 16．（26-27高二上·江苏泰州·阶段检测）2024年4月12日消息，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST-500 m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速，下列说法正确的是（　　） A. 天眼接收的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B. 天眼只能在白天晴朗的天气工作 C. 天眼接收的射电波的频率区间为 D. 天眼接收的射电波是电磁波，电磁波的传播需要介质 【答案】C 【详解】A．无线电波属于电磁波，但麦克斯韦是从理论上预言电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A错误； B．射电望远镜接收的是无线电波，无线电波可在真空中传播，接收不受白天或晴天限制，因此“只能在白天晴朗天气工作”的说法错误，故B错误； C．由电磁波的波速、波长和频率关系得。当在范围内，代入和，得和，所以频率数量级约为，故C正确； D．电磁波能在真空中传播，传播不需要介质，故D错误。 故选C。 17．（多选）2001年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化，他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中，正确的是（　　） A. 微波是一种波长较短的电磁波 B. 微波和声波一样都只能在介质中传播 C. 黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D. 普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说 【答案】ACD 【详解】A．微波是一种波长较短的电磁波，故A正确； B．微波可以在真空中传播，声波只能在介质中传播，故B错误； C．由黑体辐射特征可知，黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故C正确； D．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，故D正确。 故选ACD。 五、热辐射与能量子的应用 18．（25-26高二上·浙江台州·期中）（多选）下列说法正确的是（        ） A. 医学上常用射线检查人体内部器官 B. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 C. 宇宙中颜色偏红的恒星表面温度比颜色偏蓝的恒星表面温度低 D. 普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 【答案】BCD 【详解】A．医学上常用X射线检查人体内部器官，A错误； B．根据黑体辐射实验研究得出：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，B正确； C．红光的波长大于蓝光的波长，根据黑体辐射实验规律可知宇宙中颜色偏红的恒星表面温度比颜色偏蓝的恒星表面温度低，故C正确； D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，D正确。 故选BCD。 19．（25-26高二上·山东临沂兰陵县九校·联考）下列说法正确的是（　　） A. 图甲，匀强磁场中矩形闭合导线框（始终与磁感线垂直）上、下运动时，会产生感应电流 B. 图乙，紫外线的波长比可见光的波长长，医学中常用于杀菌消毒 C. 地球的磁性可能是由图丙所示绕过地心的轴的环形电流I引起的 D. 图丁，高温的铁块会辐射电磁波，当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强 【答案】D 【详解】A．在匀强磁场中，矩形闭合导线框（始终与磁感线垂直）上、下运动时，穿过线框的磁通量始终等于磁感应强度与线框面积的乘积，磁通量不变，所以不会产生感应电流，A错误； B．紫外线的波长比可见光的波长短，而不是长，医学中常利用紫外线的杀菌消毒作用，B错误； C．根据安培定则可知，图示环形电流产生的磁场的N极在地理北极附近，与实际不相符，C错误； D．高温的铁块会辐射电磁波，根据热辐射的规律，当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强，D正确。 故选D。 20．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】A 【详解】只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收到的最小功率为，， 联立解得 带入数据 故选A。 【B 能力提升题】 21．（25-26高二下·福建莆田第二中·阶段检测）有一种像小手电一样的微型光导体紫外消毒灯能杀灭新冠病毒，它能发出波长为253.7nm紫外线，光束近似平行光，其光斑中央附近能流密度约66μW/mm2，照在靠近它光出口的被消毒物品上，光斑中央附近垂直于光束的每1mm2面积上，每秒钟照射到的紫外线光子数量级大约为（　　）（已知普朗克常数h=6.63×10⁻34J·s） A. 1013~1014个 B. 1015~1016个 C. 1017~1018个 D. 1019~1020个 【答案】A 【详解】能流密度I表示单位时间单位面积的能量，题中I=66μW/mm²=66×10-6J/(s·mm²)，即每秒每1mm²面积接收的总能量为 单个光子的能量为 其中λ=253.7nm=253.7×10-9m，光速c=3×108m/s，普朗克常量h=6.63×10⁻34J·s 则光子数 其数量级在10¹³~10¹⁴之间 故选A。 22．关于黑体辐射与经典物理危机，下列说法正确的是（        ） A. 黑体是黑色不透明物体，仅辐射不吸收电磁波 B. 经典电磁理论推导得出：黑体短波区辐射能量趋近于零，与实验矛盾 C. 黑体辐射的光谱分布由温度唯一决定，与材料、表面状态无关 D. 温度升高，黑体辐射峰值波长变长，总辐射功率减小 【答案】C 【详解】A．黑体能完全吸收入射的各种波长电磁波，且黑体自身有温度时会向外辐射电磁波，高温黑体的辐射光甚至可以是亮白色，外观不是黑色，故A错误； B．基于经典电磁理论的瑞利-金斯公式推导得出，黑体短波（紫外）区辐射能量会趋向无穷大，和实验结果矛盾，该问题被称为“紫外灾难”，并非趋近于零，故B错误； C．黑体是理想模型，其辐射的光谱分布仅由自身温度决定，和构成材料、表面状态没有关联，这是黑体辐射的核心特性，故C正确； D．根据维恩位移定律，温度升高时黑体辐射的峰值波长会变短；同时总辐射功率会增大，故D错误。 故选C。 23．（25-26高二上·浙江宁波慈溪·期末）（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（     ） A. 甲图中，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成电磁波，由近及远地向周围传播 B. 乙图中，随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，热辐射中波长较短的成分越来越弱，铁块的颜色也不断发生变化 C. 丙图中，氦原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，由于原子能级是分立的，放出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 D. 丁图中，普朗克常数h=6.63×10-34J·s，氦氖激光器发射波长为632.8 nm的单色光，这种光的一个光子的能量约为3×10-17J 【答案】AC 【详解】A．甲图中，变化的电场和变化的磁场交替产生，从而形成电磁波，然后由近及远地向周围传播，A正确； B．根据黑体辐射规律，温度升高时，热辐射中频率较大，波长较短的成分占比增加，铁块颜色由暗红到黄白色，故B错误； C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量等于前后两能级差。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，C正确。 D．根据公式，将代入可得每个光子能量为，D错误。 故选AC。 24．（25-26高三下·江苏苏锡常镇四·调研测试）射电望远镜和光学望远镜都是观测宇宙的重要工具，射电望远镜主要在无线电波段观测天体。与主要在可见光波段观测天体的光学望远镜相比，射电望远镜（　　） A. 接收电磁波的波长更小 B. 接收电磁波的波速更大 C. 更适于观察月球表面环形山的形状 D. 更适于观察宇宙微波背景辐射的频谱 【答案】D 【详解】AB．电磁波谱中，无线电波（含微波）波长大于可见光，所有电磁波在真空中的传播速度都是光速，故AB错误； C．月球表面环形山的反射信号以可见光为主，且可见光波长更短、成像分辨率更高，更适合用光学望远镜观测形状，故C错误； D．宇宙微波背景辐射属于无线电波段，属于射电望远镜的观测频段，更适于用射电望远镜观测，故D正确。 故选D。 25．（25-26高二下·江苏镇江丹阳·质量检测）如图所示为黑体辐射的实验规律图像，纵坐标为电磁波辐射强度，下列相关描述正确的是（        ） A. 横坐标是波长，T1>T2 B. 横坐标是频率，T1>T2 C. 横坐标是波长，T1<T2 D. 横坐标是频率，T1<T2 【答案】A 【详解】根据黑体辐射的实验规律：黑体温度越高，总辐射强度越大，图中的整体辐射强度大于，因此 且温度升高时，辐射强度的峰值向波长更短的方向移动，则横坐标为波长。 故选A。 【C 拓展培优题】 26．（2020·江苏·高考真题）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　） A. I增大，增大 B. I增大，减小 C. I减小，增大 D. I减小，减小 【答案】B 【详解】黑体辐射的实验规律如图 特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。 故选B。 27．（2021·浙江1月·高考真题）2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（　　） A. 是计算机运算的一种程序 B. 表示运算速度的一个单位 C. 表示微观世界的不连续性观念 D. 类似于质子、中子的微观粒子 【答案】C 【详解】量子是不可分割的最小的单元，体现了物质的不连续性，即通常所说的“量子化”。 故选C。 28．（2021·河北·高考真题）普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（　　） A.  B. m C.  D.  【答案】B 【详解】【分析】 根据可得它们的单位为： 故选B。 29．（2026·陕西渭南韩城·学情自测）2026年1月，“中国天眼”FAST（如图）在国际上首次捕捉到重复快速射电暴，若FAST探测到某次快速射电暴发射的电磁波的频率范围为，已知普朗克常量，则该电磁波光子的能量为（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】A 【详解】根据光子能量公式 ，其中  为普朗克常量， 为电磁波频率。当频率为  时，光子能量为：  当频率为  时，光子能量为：  所以该电磁波光子的能量范围为  故选A。 30．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） A. T1＜T2 B. 在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 C. 随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D. 随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动 【答案】D 【详解】【分析】 A．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1>T2，故A错误； B．由图像可知，同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间，故B错误； C．由图像可知，黑体的辐射强度随着温度的升高而增大，故C错误； Ｄ．由图可知，随着温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故D正确。 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.5 能量量子化（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、热辐射与黑体 二、能量子与光子 三、原子能级 四、科学漫步　“聆听”宇宙 五、热辐射与能量子的应用 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、热辐射与黑体 1．（24-25高二上·江苏盐城东台·期末）把铁块投进火炉中，刚开始铁块只是发热，并不发光。随着温度升高，铁块慢慢变红，开始发光。铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直到变成黄白色，则（　　） A. 不发光铁块不发生热辐射 B. 不发光铁块热辐射的主要成分是波长较短的电磁波 C. 铁块颜色由暗红到黄白色过程中，热辐射中频率较大的成分越来越强 D. 铁块颜色由暗红到黄白色过程中，热辐射中波长较长的成分越来越强 2．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　） A. 黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 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. 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 D. 随着黑体温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 3．（25-26高二上·浙江A9协作体·期中）（多选）下列四种有关电磁波的表述，正确的是（　　） A. 图1为今年阅兵上亮相的激光武器，激光作为电磁波，传播不需要介质 B. 图2为微波炉，用来加热鸡蛋往往容易引起鸡蛋爆裂，是因为微波的热效应导致鸡蛋内部压力过大 C. 图3烧炭时，发红的位置只辐射红光，发黄的位置只辐射黄光，黑色的部分不辐射可见光 D. 图4中太阳的极高表面温度可以用黑体辐射定律进行测算 4．（23-24高二下·江苏江阴某校·调研测试）利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，1700K和1500K两种温度下的黑体，其辐射强度按波长分布的情况是（　　） A.  B.  C.  D.  5．红外线热像仪可以监测人的体温，当被测者从仪器前走过时，便可知道被测者的体温是多少，关于其中原理，下列说法正确的是（       ） A. 人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温 B. 仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关 C. 被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强 D. 被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强 6．（25-26高二下·重庆·期中）（多选）近年来，全球量子精密测量领域取得重大进展，量子红外传感、深空辐射测温、新型黑体辐射探测等关键技术都与黑体辐射息息相关。关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A. 黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以向外辐射电磁波 B. 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 C. 黑体辐射中，温度越高，辐射强度极大值向频率较大的方向移动 D. 黑体辐射的规律除与温度有关之外，还与材料以及表面情况有关 二、能量子与光子 7．（26-27高二上·黑龙江齐齐哈尔·阶段检测）与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波频率更高，具有“更高网速、低延时、低功率海量连接”等特点。与4G通信技术相比，5G通信技术使用的电磁波（        ） A. 波长更长 B. 能量子的能量更小 C. 能量子的能量更大 D. 传播速度更快 8．二、能量子 1. 定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的　　　　　　。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2. 大小：，其中ν是　　　　　　，h是　　　　　　，数值　　　　　　（一般h取J·s）。 3. 光子：爱因斯坦认为光本身就是由一个个不可分割的　　　　　　组成的，频率为ν的光的能量子为　　　　　　。这些能量子被叫作　　　　　　。 9．（25-26高二上·河北秦皇岛·月考）已知某电磁辐射的能量子的能量E，普朗克常量h，电磁波在真空中的速度c，则该电磁辐射的频率和波长的表达式正确的是（        ） A. ， B. ， C. ， D. ， 10．2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（1nm=10–9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）（   ） A. 10–21J B. 10–18J C. 10–15J D. 10–12J 11．（25-26高二上·浙江杭州八县区·期末）能量子，式中v是电磁波的频率，h是普朗克常量。h的单位是（　　） A. J·s B. N·s C.  D.  三、原子能级 12．能级 （1）原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫　　　　　　　　　； （2）原子从高能级向低能级跃迁时　　　　　　　　　光子，光子的能量等于前后两个　　　　　　　　。 13．（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 14．氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（     ） A. 放出光子，能量增加 B. 放出光子，能量减少 C. 吸收光子，能量增加 D. 吸收光子，能量减少 15．（25-26高二下·江苏淮安·调研测试）已知为氢原子跃迁所发出的四种波长的光，其对应光的波长为、，且满足，下列能级跃迁示意图中，符合上述波长关系的是（        ） A.  B.  C.  D.  四、科学漫步　“聆听”宇宙 16．（26-27高二上·江苏泰州·阶段检测）2024年4月12日消息，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST-500 m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速，下列说法正确的是（　　） A. 天眼接收的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B. 天眼只能在白天晴朗的天气工作 C. 天眼接收的射电波的频率区间为 D. 天眼接收的射电波是电磁波，电磁波的传播需要介质 17．（多选）2001年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化，他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中，正确的是（　　） A. 微波是一种波长较短的电磁波 B. 微波和声波一样都只能在介质中传播 C. 黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D. 普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说 五、热辐射与能量子的应用 18．（25-26高二上·浙江台州·期中）（多选）下列说法正确的是（        ） A. 医学上常用射线检查人体内部器官 B. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 C. 宇宙中颜色偏红的恒星表面温度比颜色偏蓝的恒星表面温度低 D. 普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 19．（25-26高二上·山东临沂兰陵县九校·联考）下列说法正确的是（　　） A. 图甲，匀强磁场中矩形闭合导线框（始终与磁感线垂直）上、下运动时，会产生感应电流 B. 图乙，紫外线的波长比可见光的波长长，医学中常用于杀菌消毒 C. 地球的磁性可能是由图丙所示绕过地心的轴的环形电流I引起的 D. 图丁，高温的铁块会辐射电磁波，当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强 20．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　） A.  B.  C.  D.  【B 能力提升题】 21．（25-26高二下·福建莆田第二中·阶段检测）有一种像小手电一样的微型光导体紫外消毒灯能杀灭新冠病毒，它能发出波长为253.7nm紫外线，光束近似平行光，其光斑中央附近能流密度约66μW/mm2，照在靠近它光出口的被消毒物品上，光斑中央附近垂直于光束的每1mm2面积上，每秒钟照射到的紫外线光子数量级大约为（　　）（已知普朗克常数h=6.63×10⁻34J·s） A. 1013~1014个 B. 1015~1016个 C. 1017~1018个 D. 1019~1020个 22．关于黑体辐射与经典物理危机，下列说法正确的是（        ） A. 黑体是黑色不透明物体，仅辐射不吸收电磁波 B. 经典电磁理论推导得出：黑体短波区辐射能量趋近于零，与实验矛盾 C. 黑体辐射的光谱分布由温度唯一决定，与材料、表面状态无关 D. 温度升高，黑体辐射峰值波长变长，总辐射功率减小 23．（25-26高二上·浙江宁波慈溪·期末）（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（     ） A. 甲图中，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成电磁波，由近及远地向周围传播 B. 乙图中，随着温度的升高，铁块从发热，再到发光，热辐射中波长较短的成分越来越弱，铁块的颜色也不断发生变化 C. 丙图中，氦原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，由于原子能级是分立的，放出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 D. 丁图中，普朗克常数h=6.63×10-34J·s，氦氖激光器发射波长为632.8 nm的单色光，这种光的一个光子的能量约为3×10-17J 24．（25-26高三下·江苏苏锡常镇四·调研测试）射电望远镜和光学望远镜都是观测宇宙的重要工具，射电望远镜主要在无线电波段观测天体。与主要在可见光波段观测天体的光学望远镜相比，射电望远镜（　　） A. 接收电磁波的波长更小 B. 接收电磁波的波速更大 C. 更适于观察月球表面环形山的形状 D. 更适于观察宇宙微波背景辐射的频谱 25．（25-26高二下·江苏镇江丹阳·质量检测）如图所示为黑体辐射的实验规律图像，纵坐标为电磁波辐射强度，下列相关描述正确的是（        ） A. 横坐标是波长，T1>T2 B. 横坐标是频率，T1>T2 C. 横坐标是波长，T1<T2 D. 横坐标是频率，T1<T2 【C 拓展培优题】 26．（2020·江苏·高考真题）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　） A. I增大，增大 B. I增大，减小 C. I减小，增大 D. I减小，减小 27．（2021·浙江1月·高考真题）2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（　　） A. 是计算机运算的一种程序 B. 表示运算速度的一个单位 C. 表示微观世界的不连续性观念 D. 类似于质子、中子的微观粒子 28．（2021·河北·高考真题）普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（　　） A.  B. m C.  D.  29．（2026·陕西渭南韩城·学情自测）2026年1月，“中国天眼”FAST（如图）在国际上首次捕捉到重复快速射电暴，若FAST探测到某次快速射电暴发射的电磁波的频率范围为，已知普朗克常量，则该电磁波光子的能量为（        ） A.  B.  C.  D.  30．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） A. T1＜T2 B. 在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 C. 随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D. 随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动 / 学科网（北京）股份有限公司 $