高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化背景图课件ppt

课后素养落实(二十)　能量量子化

(建议用时：40分钟)

◎题组一　对黑体和黑体辐射的理解

1．以下关于辐射强度与波长的关系的说法正确的是(　　)

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，说明它的温度非常高

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

C　[由辐射强度随波长变化关系知：随着温度的升高各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波。故C正确。]

2．对于黑体辐射的实验规律正确的有(　　)

A．可以用能量的连续经典理论解释

B．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

C．黑体辐射的强度与波长无关

D．黑体辐射无任何实验规律

B　[用经典的电磁理论无法完美解释黑体辐射的实验规律，黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确。]

3．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　　)

A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波

B．温度越高，物体辐射的电磁波越强

C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关

D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色

B　[一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，故A错误，B正确；辐射强度按波长的分布情况除与物体的温度有关，还与材料种类及表面状况有关，故C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，故D错误。]

◎题组二　能量子的理解和计算

4．关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是(　　)

A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε

B．带电微粒辐射或吸收的能量可以是连续的

C．能量子与电磁波的频率成正比

D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的

C　[普朗克能量子假说认为，能量存在某一个最小值，带电微粒辐射或吸收的能量只能是这个最小能量值的整数倍，故A、B错误；能量子与电磁波的频率成正比，故C正确；能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故D错误。]

5．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为(　　)

A．　　　B．　　　C．2he　　　D．

B　[根据物理单位知识，表达式及变形式两侧单位是一致的，由本题中涉及的物理量：ν、U、e、h及与其有联系的能量表达式E＝hν　①，E＝Ue　②，由①②得h的单位与的单位相同，即h单位可用V·C·s表示，题中ν＝kU，即k＝　③，单位可用表示，选项B中单位等效于＝，故选项B正确，A、C、D错误。]

6．(2021·西安一中月考)某光源放出波长为500～600 nm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h＝6.63×10－34 J·s)(　　)

A．2.0×1015 B．3.0×1015

C．1.0×1015 D．1.5×1015

B　[每秒内该光源发光的能量E光源＝Pt＝1×10－3 J，而波长为λ的光子的能量为E光子＝，则每秒钟发射的光子数为n＝＝，代入数值，得2.5×1015＜n≤3.0×1015，故选项B正确。]

7．光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700 nm。400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)

[解析]　根据公式ν＝和ε＝hν可知：

400 nm对应的能量子ε1＝h＝6.63×10－34× J≈4.97×10－19 J

700 nm对应的能量子ε2＝h＝6.63×10－34× J≈2.84×10－19 J。

[答案]　4.97×10－19 J　2.84×10－19 J

◎题组三　能级　能级跃迁

8．氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上，下列说法正确的是(　　)

A．氢原子的能量减少

B．氢原子的能量不变

C．核外电子受力变小

D．氢原子要吸收一定频率的光子

A　[核外电子从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，原子能级减小，总能量减少，故A正确，B错误；根据F＝可知，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故C错误；从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，总能量减少，要放出一定频率的光子，故D错误。]

9．下列有关于原子能级的说法中错误的是(　　)

A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量

B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的

C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子

D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率

D　[A、B、C三项其核心是原子定态概念的引入与能量跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合，原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关，故A、B、C正确，D错误。故选D。]

10．近年来军事行动中，士兵都使用“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为(　　)

A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体

B．一切物体均在不停地辐射红外线

C．一切高温物体均在不停地辐射红外线

D．“红外夜视仪”发射出X射线，被照射物体受到激发而发出红外线

B　[一切物体均在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标，从而采取有效的行动，故B正确。]

11．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100 nm(1 nm＝10－9 m)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．10－21 J B．10－18 J

C．10－15 J D．10－12 J

B　[由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h＝2×10－18 J，故选项B正确。]

12．在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7 m，每个激光脉冲的能量E＝1.5×10－2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s。计算结果保留1位有效数字)

[解析]　一个光子的能量ε＝≈3.1×10－19 J，则每个脉冲中的光子数目n＝，代入数据解得n≈5×1016(个)。

[答案]　5×1016(个)