人教版高中物理必修第三册第十三章电磁感应与电磁波初步13-5能量量子化练习含答案

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.关于对热辐射的认识,下列说法正确的是()A.温度高的物体向外辐射电磁波,温度低的物体只吸收电磁波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的电磁波的颜色答案:B2.自然界不存在真正的黑体,但许多物体在某些波段上可近似地看成黑体.如图所示,用不透明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.控制变量法 B.比值法C.类比法 D.理想模型法答案:D3.(多选)关于原子辐射和吸收能量时的特点,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.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C.吸收的能量可以是连续的D.辐射和吸收的能量是量子化的答案:ABD4.卡西米尔能量是两导体平板之间由于涨落而产生的相互作用有关的能量.如果h表示普朗克常量,c表示光速,a表示两导体板之间的距离,请根据单位制知识,判断下列单位面积的卡西米尔能量E的表达式可能正确的是()A.E=πℎc340a4 C.E=-πℎc240a5 答案:B5.现在市场上常用来激光打标的是355nm紫外纳秒固体激光器,该激光器单光子能量高,能直接打断某种材料的分子键,使之从材料表面脱离.据此判断,打断该材料分子键需要的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3×108m/s)()A.10-22J B.10-19JC.10-16J D.10-13J解析:打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子能量,则该激光的光子能量为ε=hν=ℎcλ,解得ε≈5.6×10-19答案:B6.(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:BC7.二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射,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升高,空气温度升高.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s.(结果均保留两位有效数字)

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,分子无规则运动越剧烈,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ℎλB.该激光的频率为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.人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长λ为530nm的绿光时,只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉.普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A.2.3×10-18WB.7.0×10-10WC.3.8×10-19WD.1.2×10-18W解析:绿光光子能量ε=hν=ℎcλ=6.63×10-34×3.0×108530×10-9J≈3.75×10-19J,每秒最少有6个绿光的光子射入瞳孔才能被人眼察觉,所以P=答案:A10.“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,再根据紫外激光发射的总能量为2400J,求紫外激光所含光子数.紫外激光的能量子ε0=ℎcλ≈5.68×10则该紫外激光所含光子数N=Eε0≈答案:4.23×102111.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处.根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为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=2.90×10-1m·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×45则