2025年人教版高中物理精讲精练必修3第20讲：能量量子化 原卷版

第20讲:能量量子化

【考点梳理】

考点一：热辐射、黑体和黑体辐射

考点二：黑体辐射的实验规律

考点三：能量子的理解

考点四：能量子的的计算公式应用

【知识梳理】

知识点一、热辐射能量子

1．普朗克的能量子概念

(1)能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒

子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作

能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34J·s，ν为电磁波的频率．

(2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．量子化的

基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，即相邻两个值之间有一定距离．

2．爱因斯坦的光子说

光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被

称为光量子，简称光子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν.

知识点二、热辐射

1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．

2．特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强．

3．黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射．

知识点三、能量子

1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子．

2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.

3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称作光子．

知识点四、能级

原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级．

原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差.

【题型归纳】

题型一：热辐射、黑体和黑体辐射

1．（2024高二·山西·学业考试）关于黑体辐射，下列说法正确的是（）

A．温度太低的物体不会辐射电磁波

B．黑体不会辐射电磁波

C．爱因斯坦通过提出的能量子假说，很好地解释了黑体辐射规律

D．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍

2．（21-22高二·全国·课后作业）下列说法正确的是（）

A．只有温度高的物体才会有热辐射

B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量

C．黑体可以看起来很明亮，是因为黑体可以反射电磁波

D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面情况有关

3．（20-21高二上·山东·期中）下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是（）

A．一切物体都在辐射电磁波

B．一般物体辐射电磁波的强度与温度无关

C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

题型二：黑体辐射的实验规律

4．（21-22高二上·江苏苏州）如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是（）

A．T1>T2

B．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

5．（2022高三·全国）黑体辐射的强度与波长的关系如图所示，由图可知下列说法错误的是（）

A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加

B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动

C．任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波

D．不同温度下，黑体只会辐射相对应的某些波长的电磁波

6．（20-21高二下·山东青岛·期末）关于黑体辐射的实验规律如图所示，下列说法正确的是（）

A．黑体能够完全透射照射到它上面的光波

B．随着温度降低，各种波长的光辐射强度都有所增加

C．随温度升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动

D．黑体的辐射强度只与它的温度有关，与形状和黑体材料无关

题型三：能量子的理解

7．（23-24高三上·浙江·阶段练习）1900年，普朗克引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想，以下

现象跟能量量子化无关的是（）

A．原子光谱B．黑体辐射C．雨后彩虹D．光电效应

8．（22-23高二下·陕西咸阳·期中）2022年10月12日，神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在中国空间站

进行太空授课。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为12，则该电磁波中能量子最大值为（）

hhchc

A．hB．C．D．

2

112

9．（23-24高三上·江西南昌·开学考试）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h6.61034Js，真空光速c3108m/s）（）

A．1022JB．1019JC．1016JD．1013J

题型四：能量子的的计算公式应用

10．（20-21高二下·天津和平·期末）据报道：截止2020年12月我国5G基站建设累积71.8万个，已建成全球最大

5G网络，中国将进入全面5G时代，开启了万物互联时代：车联网、物联网，智慧城市、无人机网络、自动驾驶技

术等将一元变为现实。5G，即第五代移动通信技术，采用3300-5000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动

通信技术，1880-2635MHz频段）技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。关于5G信号与4G信号

下列说法正确的是（）

A．5G信号和4G信号都具有偏振现象

B．5G信号和4G信号有可能是纵波

C．5G信号相比4G信号光子能量更小

D．5G信号相比4G信号在真空中的传播速度更小

11．（19-20高三·全国·课后作业）蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温为37℃，

它发出的最强的热辐射的波长为m，根据热辐射理论，m与辐射源的绝对温度T的关系近似为

334

mT2.9010mK，普朗克常量h6.62610Js。那么老鼠发出最强的热辐射的波长和老鼠发出的这种最强

的热辐射每份能量子（又叫作光子）的能量分别是（）

A．7.8105m1.891020JB．9.4106m2.111020J

C．1.16104m2.111018JD．9.7108m1.101020J

12．（2020高三·全国·专题练习）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1.4×103J。

已知：日地间的距离R=1.5×1011m，普朗克常量h=6.6×10﹣34J•s。假如把这种电磁辐射均看成由波长为0.55μm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（）

A．1045B．1041C．1035D．1030

【高分达标】

一、单选题

13．（23-24高三上·宁夏石嘴山）下列说法正确的是（）

①普朗克提出“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点

②如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”

③我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度无关

④爱因斯坦指出：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的

A．①②B．①④C．①②④D．①②③

14．（23-24高二上·江苏·阶段练习）普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观

概念中，具有“量子化”特征的是（）

A．人的个数B．人的质量C．物体的动能D．物体的长度

15．（23-24高二上·河北保定·期中）我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段（X波段和S波段）”雷达系统，

雷达发射的X波段的频率为8GHz~12GHz，S波段的频率为2GHz~4GHz，下列说法正确的是（）

A．在空气中X波段的传播速度大于S波段的

B．在空气中S波段的波长比X波段的更短

C．S波段和X波段的频率都比紫外线的小

D．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量小

16．（23-24高二上·浙江台州·期中）物理学的发展离不开科学家们的贡献，他们的发现和研究成果对生活生产产生

了很大的影响。下列符合物理学史的是（）

A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说

B．奥斯特发现了电磁感应现象，法拉第发现了电流的磁效应

C．通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，安培由此受到启发提出分子电流假说

D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验证明了电磁波的存在

17．（22-23高二下·山西忻州·期中）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。关于黑体辐射，下列说法正确的是（）

A．黑体不会辐射电磁波

B．温度低于0℃的物体不会辐射电磁波

C．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍

D．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律

18．（23-24高三上·内蒙古包头·开学考试）太阳不断向外辐射能量，太阳的质量在不断的减小，已知地球所处位置

每平方米每秒接收到的太阳能约为1.56103J，日地间距离约为r1.51011m，设太阳辐射的能量均匀分布在以太

阳为球心、日地距离为半径的球面上，则太阳每秒减少的质量约为（）

A．4106kgB．4109kgC．11012kgD．11013kg

19．（22-23高一下·陕西西安·期中）2018年11月26日，第26届国际计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和

h

秒定义。即1kg。此次标准实施后，SI单位中的7个基本单位将全部建立即在不变的自然

6.626070151034m2s1

常数上，保证了SI单位的长期稳定性和通用性。由上述表达式可知普朗克常量h的单位可表示为（）

A．N·sB．N·mC．J·sD．J·s-1

20．（22-23高二上·安徽宣城·期末）在物理学理论建立的过程中，有许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是

（）

A．库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷电量e的数值

B．爱因斯坦为了对黑体辐射进行理论解释，首先提出了量子观点

C．法拉第系统地总结了电磁规律的研究成果，建立了经典电磁场理论

D．安培提出了“分子电流假说”，成功地解释了磁铁受到高温时会失去磁性

21．（22-23高二上·河南郑州·期中）下列关于电磁波、能量子和热辐射的说法正确的是（）

A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大

B．麦克斯韦提出变化的电场产生磁场

C．频率越高的电磁波传播的能量子的能量越低

D．高温物体会发生热辐射，低温物体不会热辐射

22．（22-23高二上·河南新乡·期末）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。关于黑体辐射，下列说法正确的是（）

A．温度低于0℃的物体不会辐射电磁波

B．黑体不会辐射电磁波

C．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律

D．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍

23．（22-23高二上·河南·期末）下列说法正确的是（）

A．微观世界的某些极少数带电微粒的能量变化可以是连续的

B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，电场周围存在磁场，磁场周围存在电场

C．黑体只是从外界吸收能量，并不向外界辐射能量

D．物体辐射红外线的强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强，且较短波长的辐射强度大

二、多选题

24．（23-24高二上·广西南宁·期末）下列有关黑体和黑体辐射的说法中正确的是（）

A．黑体的热辐射实际上是电磁辐射

B．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体

C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关

D．黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光）

25．（23-24高二上·甘肃白银·期末）下列有关热辐射的说法中，正确的是（）

A．有些物体不会向外辐射电磁波

B．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波

C．物体的温度升高时，热辐射中波长较长的成分越来越强

D．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波

26．（23-24高二上·河南·期中）下列说法正确的是（）

A．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流

B．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

C．光谱中，可见光从红光到紫光，其波长越来越大

D．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同

27．（23-24高二上·全国·课后作业）2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约400km的中

国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功．航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收

站的，下列关于电磁波的说法正确的是（）

A．电磁波波长越长，其能量子越小

B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波

C．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约0.013s

D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论

28．（22-23高二上·陕西西安·期末）下列关于能量量子化的说法正确的是（）

A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的

B．能量子与电磁波的频率成正比

C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的

D．电磁波波长越长，其能量子越大

29．（22-23高二上·湖北孝感·期中）下列说法不正确的是（）

A．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关

B．医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在真空中传播并能发生干涉、衍射

C．麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并通过实验证实了电磁波的存在

D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关

30．（2022高二·全国·专题练习）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（