高中物理 17.1 能量量子化活页规范训练 新人教版选修3-5

能量量子化(时间：60分钟)考查知识点及角度难度及题号基础中档稍难黑体辐射1、2、34能量量子化5、6、7、8、10、119综合提升121314知识点一黑体辐射1．能正确解释黑体辐射实验规律的是()．A．能量的连续经典理论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．牛顿提出的微粒说解析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，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，B对．答案B2．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．以上都正确解析根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素，得其只与温度有关，A对．答案A3．普朗克常量是自然界的一种基本常数，它的数值是()．A．6.02×10－23molB．6.625×10－3mol·sC．6.626×10－34J·sD．1.38×10－16mol·s解析普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为6.626×10－34J·s，在记忆时关键要注意它的单位和数量级．答案C4．(·北京理综，20)“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.eq\f(h,2e) B.eq\f(2e,h)C．2he D.eq\f(1,2he)解析可用物理量之间的单位量纲关系分析此题：ν＝kU则k＝eq\f(ν,U)，其单位为1Hz/V＝1eq\f(1,s·V)，而h的单位为J·s，e的单位为C，故eq\f(e,h)的单位应为1eq\f(C,J·s)＝1eq\f(C,C·V·s)＝1eq\f(1,s·V)，B选项正确．答案B知识点二能量量子化5．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的()．A．物体的质量B．物体的动量C．导体中的电流D．东北虎的个数解析所谓“量子化”一定是不连续的，而是一份一份的，故只有D对．答案D6．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是()．A．红光B．橙光C．黄光D．绿光解析由ε＝hν可知，红光的频率最小，其能量子值最小．选A.答案A7．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为()．A.eq\f(λP,hc)B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cPλ,h)D．λPhc解析每个光量子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，每秒钟发光的总能量为P，则n＝eq\f(P,ε)＝eq\f(λP,hc).答案A8．已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为()．A．heq\f(c,λ)B.eq\f(h,λ)C.eq\f(c,hλ)D．以上均不正确解析由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝eq\f(c,λ)，从而ε＝hν＝heq\f(c,λ)，故A选项正确．答案A9．人眼对绿光最敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光能量子射入瞳孔，眼睛就能觉察，普朗克常数为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108()．A．2.3×10－18WB．3.8×10－19WC．7.0×10－10WD．1.2×10－18W解析先根据E0＝hν＝heq\f(c,λ)算出每个光量子的能量，每秒需要接收到6个这样的光量子，故接收到这6个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率．又因每秒有6个绿光的光能量子射入瞳孔，所以，觉察到绿光所需要接收到的最小功率P＝eq\f(E,t)，式中E＝6E0，又E0＝hν＝heq\f(c,λ)，代入数据得P＝2.3×10－18W.答案A10．氮—氖激光器发出波长为633nm的激光，当激光器的输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为()．A．2.2×1015B．3.2×1015C．2.2×1014D．3.2×1014解析一个光子能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，当激光器输出功率为1mW时，每秒发出的光子数为N＝eq\f(pt,)＝eq\f(pt,h\f(c,λ))即N＝3.2×1015个，B正确．答案B11．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18J，已知可见光的平均波长约为60μm，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则进入人眼的光子数至少为()．A．1个B．3个C．30个D．300个解析可见光的平均频率ν＝eq\f(c,λ)，能量子的平均能量为ε＝hν，引起视觉效应时E＝nε，联立可得n＝300，D对．答案D12．单色光从真空射入玻璃时，它的()．A．波长变长，速度变小，光量子能量变小B．波长变短，速度变大，光量子能量变大C．波长变长，速度变大，光量子能量不变D．波长变短，速度变小，光量子能量不变解析因为光的频率不变，光量子的能量不变；再根据折射率n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ,λ′)可知，光的速度变小，波长变短．答案D13．对应于3.4×10－19J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？解析根据公式ε＝hν和ν＝eq\f(c,λ)得ν＝eq\f(ε,h)＝eq\f(3.4×10－19,6.63×10－34)Hz＝5.13×1014Hz，λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(3.0×108,5.13×1014)m＝5.85×10－7m.5．13×1014Hz的频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长是5.85×10－7m答案5.13×1014Hz5.85×10－7m14．光具有波粒二象性，光子的能量E＝hν，光子动量p与光波波长λ的关系是p＝eq\f(h,λ).若某激光管以PW＝60W的功率发射波长λ＝663nm的光束，试根据上述理论计算：(1)该激光管在1s内发射出多少个光子？(2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F为多大？解析(1)设在时间Δt内发射出的光子数为n，光子频率为ν，每个光子的能量E＝hν，所以PW＝eq\f(nhν,Δt)，(Δt＝1s)，而ν＝eq\f(c,λ)，解得n＝eq\f(PWΔt·λ,hc)＝eq\f(60×1×663×10－9,6.63×10－34×3×108)个＝2.0×1020个．(2)在时间Δt内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n个光子的总动量为np，n个光子的动量变化量Δp总＝np＝neq\f(h,λ)，根据动量定理有F