1、人教版必修第三册 13.5 能量量子化一、单选题1国际单位制（缩写SI）定义了米（m）、秒（s）等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。例如，由m和s可以导出速度单位ms-1.历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定义秒。但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率=9 192 631 770 Hz定义s；1983年用真空中的光速c=299 792 458 ms-1定义m。2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对应关系如图，例如
2、，s对应，m对应c）。新SI自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响。下列选项不正确的是（）A7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性B用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s，辐射9 192 631 770个周期的持续时间为1 sC用真空中的光速c（ms-1）定义m，因为长度l与速度v存在l=vt，而s已定义D因为普朗克常量h（Js）的单位中没有kg，所以无法用它来定义质量单位2把“能量子”概念引入物理学的物理学家是（）A托马斯杨B麦克斯韦C普朗克D赫兹3如图所示，是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，是关于对称且平行的两
3、束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，是垂直于放置的光屏，是屏上的一个光斑，根据该光路图，下列说法正确的是（）A在玻璃中，光的波长比光的波长短B在真空中，光的频率比光的大C光的光子动量比B光的小D通过同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的小4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
4、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5下列说法正确的是（）A万有引力常量、普朗克常量均无单位B开普勒的行星运动定律为牛顿得出万有引力定律奠定基础C物理学中的质点、点电荷、原子、原子核等均为理想化模型D某同学向上起跳时，地面对他的支持力大于他对地面的压力时，他才能跳起6关于电磁场、电磁波下列说法正确的是（）A变化的磁场一定能产生变化的电场B红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低C观察者接近频率恒定的波源时，接收到波的频率比波源的频率小D黑体会吸收任何射向它的电磁波，而不向外辐射电磁波7于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（）A一般物体辐射电
5、磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射C带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍D黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动8热辐射是指所有物体在一定的热辐射的温度下都要向外辐射电磁波的现象，辐射强度是 指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量.在研究某一 黑体热辐射时，得到了四种温度下黑体强度与波长的关系如图.图中横轴表示电磁波的 波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由辐射强度图线可知，同一黑体在不同 温度下( )A向外辐射同一波长的电磁波的辐
6、射强度相同B向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小C辐射强度的极大值随温度升高而向长波方向移动D辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动9由于内部发生激烈的热核聚变，太阳每时都在向各个方向产生电磁辐射，若忽略大气的影响，在地球上垂直于太阳光的每平方米的截面上，每秒钟接收到的这种电磁辐射的总能量约为1.4103J。已知：日地间的距离R=1.51011m，普朗克常量h=6.61034Js。假如把这种电磁辐射均看成由波长为0.55m的光子组成的，那么，由此估算太阳每秒钟向外辐射的光子总数的数量级约为（）A1045B1041C1035D103010关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是（）A温度高
7、的物体向外辐射电磁波，温度低的物体只吸收不辐射的电磁波B爱因斯坦为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”C黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温度有关D常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波11下列说法不正确的是（）A第一类永动机违背了能量守恒定律B安培提出的“分子电流假说”成功解释了磁化现象C普朗克为解释黑体辐射实验规律提出了能量子的假设D只要穿过闭合导体回路的磁场发生变化，闭合回路中就一定会产生感应电流12结合以下图像，下列说法正确的是（）A根据图甲，原子核与原子核相比，前者核子的平均质量大，后者结合能大B如图乙所示的光电效应实验，若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能
8、增大，电流表示数也增大C由图丙可知，一群处于n=3的原子向低能级跃迁时，会辐射出3种频率的光子，这3种频率的光子都不能被n=3的原子吸收D德国物理学家维恩，英国物理学家瑞利根据热学和电磁学的知识对黑体辐射规律进行了解释，其理论与如图丁所示的实验规律吻合13关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是（）A一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，所以看起来是黑色的C随着温度的升高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加D黑体辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动14如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则
9、下列说法错误的是（）AT1T2B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D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，这个小孔就成了一个黑体15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（）AT1T2B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
10、较短方向移动二、填空题16黑体只是从外界吸收能量,从不向外界辐射能量( )17随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有_。18黑体：能够完全吸收入射的各种波长的_而不发生反射。三、解答题19对应于的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？（普朗克常量h=6.6310-34Js，结果保留3位有效数字）20医生用红外热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知他的体温是多少，你知道其中的道理吗？21太阳的辐射功率（太阳每秒辐射的能量）为，已知射到大气层的太阳能只有45%到达地面，另有55%被大气层吸收和反射，而未到达地面若射到地球上的太阳光可视为垂直于地球表面，把太阳光看成是频率为的单色光，求
11、地球表面上的面积每秒接收到多少个光子？已知太阳到地球的距离为（最后结果保留两位有效数字）22（1）功率为P的光源向四周发出光子，光速为c，光波的波长为，普朗克常量为h，求每秒发出的光子数（2）在离光源d处有一挡板挡光，设挡板对光是完全吸收的，且挡板正对光源，求光子在挡板上产生的压强试卷第7页，共7页参考答案：1D【详解】A为了保证了基本单位的稳定性，基本单位全部采用物理常量定义，故A正确；B用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s，辐射9 192 631 770个周期的持续时间为1 s，B正确；C真空中光速恒定，而时间单位已确定，因此可以利用速度公式确定长度，故C正确；D因为
12、而m、s等已经定义了，故可以用普朗克常量h（Js）定义质量单位kg，故D错误。本题选择不正确的，故选D。2C【详解】普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元。故选C。3C【详解】AB由光路图可知玻璃体对光的折射率大于对光的折射率，由此可知光的频率大于光的频率，光的频率越小则波长就越长，故光的波长比光的波长长，故AB错误；C根据可知，光子的频率越大，则动量也就越大，故光的光子动量比光的小，故C正确；D根据可知，光的波长越长，则干涉条纹间距越大，即光的干涉条纹间距比光的大，故D错误。故选C。4C【详解】根据热辐射规律可知，随着温度的
13、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。5B【详解】A万有引力常量G的单位是Nm2/kg2；普朗克常量h的单位是Js，选项A错误；B开普勒的行星运动定律为牛顿得出万有引力定律奠定基础，选项B正确；C物理学中的质点、点电荷等均为理想化模型，而原子、原子核却是实际存在的。故C错误；D依据牛顿第三定律，可知当向上起跳时，地面对他的支持力等于他对地面的压力，故D错误。故选B。6B【详解】A均匀变化的磁场将产生恒定的电场，A错误；B
14、红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低，B正确；C观察者接近频率恒定的波源时，根据多普勒效应，接收到波的频率比波源的频率大，C错误；D黑体会吸收任何射向它的电磁波，也向外辐射电磁波，D错误。故选B。7A【详解】A一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，A错误；B黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，B正确；C根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍，C正确；D根据量子化的理论，黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，D正确。故选A。
15、8D【详解】由辐射强度图线可知，向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的变化而不同，选项A错误；向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增大，选项B错误；由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，选项C错误，D正确9A【详解】设地面上lm2的面积上每秒接受的光子数为n，则有pt=nh代入数据解得n=3.871021个/m2.设想一个以太阳为球心，以日地间距离R为半径的大球面包围着太阳，大球面接受的光子数即太阳辐射的全部光子数，则所求的可见光光子数为N=n4R2=3.87102143.14（1.
16、51011）211045故A正确，BCD错误。10C【详解】温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波，选项A错误；普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”，选项B错误；黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温度有关，选项C正确；常温下我们看到物体是因为物体在不断反射可见光，不是物体辐射电磁波，选项D错误.11D【详解】A第一类永动机违背了能量守恒定律，选项A正确，不符合题意；B安培提出的“分子电流假说”成功解释了磁化现象，选项B正确，不符合题意；C普朗克为解释黑体辐射实验规律提出了能量子的假设，选项C正确，不符合题意；D只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合回路中就一定会产生感应
17、电流，选项D错误，符合题意。故选D。12A【详解】A由图甲可知，原子核与原子核相比，前者比结合能较小，核子的平均质量大；结合能等于比结合能乘以核子数，后者结合能较大，故A正确；B若仅增大该单色光入射的强度，则光电子的最大初动能Ekm=hW0不变；增大该单色光入射的强度，单位时间内射出的光电子数增多，所以光电流增大，电流表示数增大，故B错误；C由C=3可知，一群处于n=3的原子向低能级跃迁时，会辐射出3种频率的光子，这三种光子的能量都大于1.51eV，都能被n=3的原子吸收，故C错误；D德国物理学家维恩，英国物理学家瑞利根据热学和电磁学的知识对黑体辐射规律进行了解释，其理论与如图丁所示的实验规律
18、不能吻合，被当时的科学家称为“紫外灾难”，故D错误；故选A。13C【详解】A一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，也与材料的种类及表面情况有关，A错误；B黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，看不见的，B错误；C随着温度的升高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加，C正确；D黑体辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，D错误。故选C。14B【详解】A由图可知，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，所以T1T2，故A正确，不符合题意；B黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关外，与黑体的材料及表面状况无关，故B错误，符合题意；C普朗克通过研究黑体辐
19、射提出能量子的概念，很好的解释了黑体辐射的实验规律,故C正确，不符合题意；D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，最终不能从空腔射出，就相当于吸收了所有电磁波，这个小孔就可以近似为一个绝对黑体，故D正确。故选B。15D【详解】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T1T2，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；有图可知，随着温度的升高，相同波长的光辐
20、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。16错误【详解】1黑体也向外辐射电磁波，且向外辐射电磁波的强度按波长的分布与温度有关，故原题说法错误。17增加略18电磁波【详解】略19，【详解】能量子与频率的关系为解得其电磁辐射的频率为频率与波长的关系为解得其电磁辐射的波长为20见解析【详解】根据热辐射的实验规律可知，人的体温升高，人体辐射的红外线的频率和强度就会增加，通过监测被测者辐射的红外线的频率和强度，就可以知道该人的体温了。21个【详解】设想有一个以太阳中心为球心，以太阳到地球表面距离（近似等于太阳到地球的距离R）为半径的大球，这个大球面上单位面枳每秒接收到辐射的功率为：（式中P为太阳的辐射功率）则地球表面上的面积每秒接收到的能量：设地球表面上的面积每秒接收到的光子数为n，由于光子的能量为，则：个22（1）（2）【详解】（1）单个光子的能量为光源每秒辐射的能量为P，故每秒发出的光子数为（2）光源发出的光子均匀分布在以光源为中心的球面上，以d为半径作一个球面，则单位时间内照到挡板单位面积上的光子数为单个光子的动量为光压等于单位时间照到挡板单位面积上的光子动量的变化量，而挡板对光是完全吸收的，所以光子在挡板上产生的压强为答案第10页，共10页
