课时训练6能量量子化x
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课时训练 6 能量量子化
题组一 黑体与黑体辐射规律
黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是 ( )
温度 B.材料
C.表面状况 D.以上都正确
解析 :根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素知 ,其只与温度有关。
答案:A
(多选 )下列叙述正确的是 ( )
一切物体都在辐射电磁波
一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D .黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
解析 :根据热辐射的定义 ,A 项正确 ;根据热辐射和黑体辐射的特点知 ,一般物体辐射电磁波的情况除与 温度有关外 ,还与材料种类和表面状况有关 ,而黑体辐射只与黑体的温度有关 ,B 项错误 ,C 项正确 ;根 据黑体的定义知 D 项正确。
答案 :ACD
关于对黑体的认识 ,下列说法正确的是 ( )
黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
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
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
如果在一个空腔壁上开一个很小的孔 ，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收 ，最终不
能从小孔射出 ，这个空腔就成了一个黑体
解析 :黑体自身辐射电磁波 ，不一定是黑的 ，故选项 A 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，故选项B错误，选项C正确;小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个 黑体 ，而不是空腔 ，故选项 D 错误。
答案 :C
4.
(多选)黑体辐射的实验规律如图所示 ，据此以下判断正确的是 ( )
在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
在同一温度下，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
温度越高，辐射强度的极大值就越大
温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短
解析 :根据题图中黑体辐射强度与波长的关系知选项 B、C、D 正确。
答案 :BCD
题组二 普朗克能量量子化假设
5.以下宏观概念 ，是“量子化 ”的是( )
木棒的长度 B.物体的质量
C?物体的动量 D?学生的个数
解析:所谓量子化”应该是不连续的，一份一份的。故正确选项为 D。
答案:D
6?二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射 ,这种长波辐射的波长范围约是 1.4X10-3?1.6X10-3 m,相应的频
率范围是 ，相应的光子能量的范围是 ,温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气
温度升高，从微观上看就是空气中分子的 。(已知普朗克常量h=6.6X10-34 js；真空中的
光速C=3.OX1O8 m/s。结果取两位有效数字)
解析:由c=入得尸？？
则求得频率范围为1.9 X1011?2.1 X1011 Hz。
又由e=h v得能量范围为1.3X10-22?1.4X10-22 Jo
温度越高，分子无规则运动越剧烈，无规则热运动的平均动能也越大。
答案:1.9X1011~2.1X1011 Hz 1.3X10-22~1.4X10-22 J 平均动能增大
人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为 530 nm的绿光时，只要每秒钟有6个光子射入瞳
扎眼睛就能察觉。普朗克常量为 6.63X10-34 Js,光速为3X108 m/s。人眼能察觉到绿光时所接收到的
最小功率为多少？
解析：因每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔眼睛就能察觉 ，所以察觉绿光所接收的最小的功率
P= 6 S= 6h v6h代入数据解得 P= 2.3 X10-18 W。
答案:2.3X10-18 W
在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链 ，在维持生态平衡方面发挥着
重要作用。蛇是老鼠的天敌 ，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约为 37 C，它发
出的最强的热辐射的波长为 届。根据热辐射理论，加与辐射源的绝对温度 T的关系近似为
TXn=2.90X10-3 m Ko
(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为 ( )
7.8 X10-5 m B.9.4 X10-6 m
C.1.16X10-4 m D.9.7X10-8 m
⑵老鼠发出的最强的热辐射属于 ( )
A.可见光波段 B.紫外波段
C.红外波段 D.X射线波段
解析:(1)老鼠的体温 T= (273+37) K = 310 K，
由题设条件 屆与T的近似关系式：
T 亦=2.90X10-3 m K，
-3
2.90 X 10 -6 十”
得 后= ' m^9.4X10 6 m，B 正确。
3 10
⑵可见光的波长范围为 4.0 X10-7?7.0 X10-7 m，加大于此范围上限，所以属于红外线，C正确。也可
根据老鼠的体温不高不能辐射可见光进行判断。
答案：(1)B (2)C
(建议用时:30分钟)
1 ?一束红光从空气射入折射率为 1.5的玻璃,则这束红光的能量子将（ ）
A.变小 B.变大 C.不变 D.不能确定
解析：光的能量子Fh v光从空气射入玻璃后频率并不改变，因此该题选C。
答案:C
（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 （ ）
微波是指波长在10-3 m到10 m之间的电磁波
微波和声波一样都只能在介质中传播
黑体的热辐射实际上是电磁辐射
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:微波是一种电磁波，传播不需要介质,B错误。
答案:ACD
（多选）以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是 （ ）
物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
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
太阳早、晚时分呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高
解析：由辐射强度随波长变化关系图知，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 ，故选项B、C正确。
答案:BC
单色光从真空射入玻璃时，它的（ ）
波长变长，速度变小，光子能量变小
波长变短，速度变大，光子能量变大
波长变长，速度变大，光子能量不变
波长变短，速度变小，光子能量不变
解析：因为光的频率不变，光子的能量不变；再根据折射率n ==可知，光的速度变小，波长变短。
答案:D
下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中 ，符合黑体辐射实验规律的是 （ ）
解析:随温度的升高各种波长的辐射强度都有增加 ，且图线的峰值向波长短的方向移动。
答案:A
（多选）一激光器发光功率为 P，发出的激光在折射率为 n的介质中波长为入若在真空中速度为 c，普
朗克常量为h，则下列叙述正确的是（ ）
该激光在真空中的波长为 n入
该激光的频率为
一
c.该激光器在时间t内辐射的能量子数为 y?
D.该激光器在时间t内辐射的能量子数为
D.该激光器在时间
t内辐射的能量子数为
? 解析：由n=?知激光在介质中传播的速度 v=在真空中的波长 入真=祈==n入故A正确。频率 v话
故B错误。在时间t内辐射的能量E=Pt，每个能量子s=h尸h故在时间t内辐射的能量子数为
厶 ，
-,故C正确,D错误。
答案:AC
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 v的电磁波,
且Vf U成正比，即尸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
( )
?
A.—
2
,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
2
B厅
C.2he
D.2
解析: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：v U、e、h及
与其有联系的能量表达式 E=h VD,E=Ue②，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vkU，即 k=?③，单位可用丄表示，选项B中竺单位等效于一^=丄,故选项B正确，A、C、
V s ? V C s V s
D错误。
答案:B
8?光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是 400~700 nm。求400 nm、700 nm电磁辐射的能量子
的值各是多少？
解析:根据公式 尸?和s=h v可知：
8
400 nm 对应的能量子 沪山=6.63冷0-34鶴0： J=4.97X10-19 J。
8
700 nm 对应的能量子 s2=h-=6.63X10-34x3.0X 10-9 J=2.84X10-19 J。
700 X 10
答案:4.97X10-19 J 2.84 X10-19 J
9?小灯泡的功率 P=1 W,设其发光向四周均匀辐射，平均波长A=10-6 m,求在距离d=1.0 X104 m处，每秒 钟落在垂直于光线方向面积为 1 cm2上的光子数是多少?(h= 6.626X10-34 J s)
解析海秒钟内小灯泡发出的能量 E=Pt= 1 J
1个光子的能量
Fh 尸？?=
6.626 X 1034 X 3X 1o ,
-6 J
10
= 1.989 X10-19 J
小灯泡每秒钟辐射的光子数
n=?
n==
1
-19
1.989 X 10
弋 X1018（个）
距离小灯泡d的球面面积为
S=4nl2=4nX(1.0 X104)2 m2
=1.256X109 m2= 1.256X1013 cm2
每秒钟内射到1 cm2的球面上的光子数为
5X 108 5 人
N=5c= 13 祠 X105（个）。
1.256 X 103
答案：4X105个
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