高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化巩固练习

课时跟踪检测(二十六)  能量量子化

组—重基础·体现综合

1．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(　　)

A．温度  B．材料

C．表面状况  D．以上都正确

解析：选A　影响黑体辐射电磁波的波长分布的因素是温度，故选项A正确。

2．普朗克常量是自然界的一个基本常数，它的数值是(　　)

A．6.02×10－23 mol

B．6.625×10－3 mol·s

C．6.626×10－34 J·s

D．1.38×10－16 mol·s

解析：选C　普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为6.626×10－34 J·s，在记忆时关键要注意它的单位。

3．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能。若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(　　)

A．hν  B.Nhν

C．Nhν  D．2Nhν

解析：选C　光子能量与频率有关，一个光子能量为ε＝hν，N个光子能量为Nhν，故C正确。

4．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

解析：选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，选项A错误，选项B正确；选项C描述的是黑体辐射的特性，选项C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，选项D错误。

5．一个氢原子从低能级跃迁到高能级，该氢原子(　　)

A．吸收光子，吸收光子的能量等于两能级之差

B．吸收光子，能量减少

C．放出光子，能量增加

D．放出光子，能量减少

解析：选A　氢原子能级越高对应的能量越大，当氢原子从较低能级向较高能级跃迁时吸收光子，能量增加，吸收光子的能量等于两能级之差，A正确，B、C、D错误。

6．影响黑体辐射强度的因素是(　　)

A．只有温度  B．只有波长

C．与波长和温度都有关　 D．与波长和温度都无关

解析：选C　黑体辐射与波长和温度都有关系，故C正确。

7．能正确解释黑体辐射实验规律的是(　　)

A．能量是连续的经典理论

B．普朗克提出的能量量子化理论

C．以上两种理论体系任何一种都能解释

D．牛顿提出的能量微粒说

解析：选B　根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都在增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确。

8．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

B组—重应用·体现创新

9．(多选)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。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是(　　)

A．微波是指波长在10－3 m到10 m之间的电磁波

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中提出了能量子假说

解析：选ACD　由电磁波谱知微波是波长10－3 m到10 m之间的电磁波，A正确；微波是一种电磁波，传播不需要介质，B错误；黑体向外辐射电磁波，其强度按波长的分布只与它的温度有关，C正确；普朗克研究黑体的热辐射时提出了能量子假说，D正确。

10．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面上的光子数之比为4∶5，则这两束光的光子能量和波长之比为(　　)

A．4∶5　4∶5  B．5∶4　4∶5

C．5∶4　5∶4  D．4∶5　5∶4

解析：选B　由E＝nε知，能量相同时n与ε成反比，所以光子能量比为5∶4；又根据ε＝hν＝h，所以波长之比为4∶5，B正确。

11．“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.

解析：选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，E＝Ue，由上式得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＝，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。

12．在半径r＝10 m的球壳中心有一盏功率为P＝40 W的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为λ＝0.59 μm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c＝3×108 m/s。试求每秒钟穿过S＝1 cm2球壳面积的光子数目。

解析：钠黄光的频率

ν＝＝ Hz≈5.1×1014 Hz

则一个光子的能量

E0＝hν＝6.63×10－34×5.1×1014 J≈3.4×10－19 J

又钠光灯在t＝1 s内发出光能

E＝Pt＝40×1 J＝40 J

那么在t＝1 s内穿过S＝1 cm2球壳面积的光能量

E1＝＝ J≈3.2×10－6 J

则每秒钟穿过该球壳1 cm2面积的光子数

n＝＝≈9.4×1012(个)。

答案：9.4×1012个