新教材2024高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步13.5能量量子化同步测试新人教版必修第三册

第十三章电磁感应与电磁波初步5能量量子化【基础巩固】1.关于对热辐射的相识,下列说法正确的是 ()A.温度高的物体向外辐射电磁波,温度低的物体只汲取电磁波B.温度越高,物体辐射越强C.辐射强度按波长的分布状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的电磁波的颜色答案:B2.自然界不存在真正的黑体,但很多物体在某些波段上可近似地看成黑体.如图所示,用不透亮的材料制成的带小孔的空腔,小孔可近似地看成黑体.这是利用了 ()A.限制变量法 B.比值法C.类比法 D.志向模型法答案:D3.(多选)关于原子辐射和汲取能量时的特点,下列说法正确的是 ()A.以某一个最小能量值一份一份地辐射B.辐射和汲取的能量是某一最小值的整数倍C.汲取的能量可以是连续的D.辐射和汲取的能量是量子化的答案:ABD4.(多选)下列叙述正确的是 ()A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的状况只与温度有关C.一般物体辐射电磁波的状况只与材料有关D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关E.黑体能够完全汲取入射的各种波长的电磁波答案:ADE5.(2024·广东肇庆)一盏灯发光功率为100W,假设它发出的光向四周匀称辐射,光的平均波长为6.0×10-7m,在距电灯10m远处,以电灯为球心的球面上,1m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为()(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s)A.2×1015 B.2×1016C.2×1017 D.2×1023解析:设离灯10m远处每平方米面积上灯照耀的能量为E0,则有E0=1004πR2;设穿过的光子数为n,则有nhcλ=E0;解得n=E答案:C6.(多选)关于氢原子的能量及氢原子光谱,下列说法正确的是 ()A.氢原子的能量是连续的B.氢原子的能量是量子化的C.氢原子从高能级跃迁到低能级辐射光子D.氢原子光谱是连续的亮线解析:氢原子的能量是量子化的,选项A错误,选项B正确;处于高能级的氢原子会自发地向能量较低的能级跃迁,放出光子,选项C正确;氢原子的光谱是分立的亮线,选项D错误.答案:BC7.二氧化碳能猛烈汲取红外长波辐射,这种长波辐射的波长范围是1.4×10-3~1.6×10-3m,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上升,空气温度上升.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s.(结果保留两位有效数字)

解析:由c=λν得ν=cλ求得频率范围为1.9×1011~2.1×1011Hz.又由ε=hν得能量范围为1.3×10-22~1.4×10-22J.温度越高,分子无规则运动越猛烈,无规则运动的平均动能也越大.答案:1.9×1011~2.1×1011Hz1.3×10-22~1.4×10-22J【拓展提高】8.(多选)一激光器发光功率为P,发出的激光在真空中波长为λ,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 ()A.一份能量子的能量为hB.该光的频率为cC.该激光器在时间t内辐射的能量子数为PtλD.该激光器在时间t内辐射的能量子数为Ptc解析:激光的频率为ν=cλ,选项B正确;由ε=hν=hcλ知,选项A错误;由能量关系得Pt=Nε,N=答案:BC9.“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,推理推断比例系数k的值可能为()A.h2e B.2eh解析:依据单位制的要求,表达式及变形式两侧单位应是一样的,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=hν①,E=Ue②,由①②得h的单位与Ueν的单位相同,即h单位可用V·C·s表示,题中ν=kU,即k=νU③,k的单位可用1V·s表示,2答案:B10.“神光Ⅱ”装置是我国目前规模最大的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2400J、波长λ=0.35μm的紫外激光.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×10解析:紫外激光的波长已知,由此可得紫外激光能量子的值,再依据紫外激光放射的总能量为2400J,求紫外激光所含光子数.紫外激光的能量子ε0=hcλ≈则该紫外激光所含光子数N=Eε0≈答案:4.23×102111.经测量,人体表面辐射本事的最大值落在波长为940μm处.依据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的肯定温度的关系近似为Tλm=2.90×10-1m·K,已知h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s.由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少?解析:人体表面的温度T=2.90×10-1答案:36℃2.12×10-22J【挑战创新】12.太阳光垂直射到地面上时,地面上1m2的面积接收太阳光的功率为1.4kW,其中可见光部分约占45%.(1)假设可见光的波长约为0.55μm,日地间距离R=1.5×1011m.普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s.估算太阳每秒射出的可见光能量子个数.(2)已知地球的半径为6.4×106m,估算地球接收的太阳光的总功率.解析:(1)设地面上垂直阳光每平方米面积上每秒接收的可见光能量子个数为N0,则有Pt×45%=N0hcλ,则N0=Pt·λ×则