人教版高中物理精讲精练-必修3第23讲：能量量子化 （原卷版）

第23讲:能量量子化【考点梳理】考点一、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.考点二、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．考点三、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．考点四、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．（2022·高二）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2．（2022·高二单元测试）关于对黑体的认识，下列说法正确的是（）A．黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波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．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，这个空腔就成了一个黑体3．（2023秋·高二课时练习）关于对黑体的认识，下列说法正确的是（）A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较长的方向移动C．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，这个空腔就成了一个黑体题型二：黑体辐射的实验规律4．（2023春·河南·高二校联考期中）如图是一种工业用的辐射式温度计，是根据黑体辐射规律设计的，通过检测物体辐射强度，推知物体的辐射温度。如果被测物体的温度升高了，关于物体的辐射强度以及辐射强度的极大值移动方向，正确的是（）

A．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动D．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动5．（2023·全国·高二专题练习）某气体在、两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了、两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系，下列说法正确的是（）A．图甲中>，图乙中> B．图甲中<，图乙中<C．图甲中<，图乙中> D．图甲中>，图乙中<6．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二校考期中）某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图甲所示，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系。下列说法正确的是（）A．图甲中T1>T2，图乙中T1>T2B．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大D．图乙中黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关题型三：能量子的理解7．（2023秋·江苏宿迁·高二泗阳县实验高级中学校考阶段练习）下列关于能量量子化说法正确的是（）A．爱因斯坦最早提出了能量量子化假说 B．普朗克认为微观粒子能量是连续的C．频率为v的光的能量子为hv D．电磁波波长越长，其能量子越大8．（2022秋·江西吉安·高二江西省遂川中学校联考期中）2022年5月5日，我国成功利用“墨子号”量子科学实验卫星，实现了地球上1200公里间的量子态远程传输，这次实验的成功，意味着我国在量子通信网络建设领域向前迈出了重要的一步。下列关于量子化的说法正确的是（

）A．爱因斯坦首先提出了“能量子”的概念 B．物体的长度是量子化的C．对于宏观带电物体，其电荷量是量子化的 D．能量子与电磁波的频率成反比9．（2022秋·江西赣州·高二赣州市赣县第三中学校考阶段练习）以下关于光子的说法正确的是（）A．光子的能量跟它的频率无关B．紫光光子的能量比红光光子的能量小C．光子是具有质量、能量和体积的实物微粒D．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子题型四：能量子的的计算公式应用10．（2023·全国·高二专题练习）由中国健康发展研究中心发布《国民视觉健康报告》白皮书显示，我国学生的近视患病率在逐年增加。课业负担重、沉迷电子产品已成为影响青少年视力的两大“杀手”。现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长。已知普朗克常量，光在真空中传播速度，则该激光中每个光子的能量为（）A． B． C． D．11．（2022春·内蒙古通辽·高二开鲁县第一中学校考阶段练习）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，根据热辐射理论，与辐射源的绝对温度的关系近似为，普朗克常量。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．

B．

C．

D．

12．（2022秋·河南鹤壁·高二鹤壁高中校考阶段练习）科学家设想在未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船．设某飞船所在地每秒每单位面积接收的光子数为n，光子平均波长为，太阳帆板面积为S，反射率为100%，光子动量．设太阳光垂直射到太阳帆板上，飞船总质量为m，则飞船加速度的表达式为（

）A． B． C． D．【双基达标】一：单选题13．（2023秋·浙江杭州·高二校联考期末）在能量量子化研究的历程中，以下说法中正确的是（）A．黑体即不反射电磁波，也不向外辐射电磁波B．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关C．类似于能量的量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并用实验捕捉到了电磁波14．（2023秋·安徽黄山·高二统考期末）关于物理学史，下列说法正确的是（）A．库仑不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像B．赫兹通过测量证明在真空中，电磁波具有与光相同的速度C．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在D．爱因斯坦首先提出当带电微粒辐射或吸收能量时，是以最小能量值为单位一份份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子15．（2023秋·河南郑州·高二统考期末）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16．（2023·全国·高二专题练习）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17．（2023秋·辽宁锦州·高二渤海大学附属高级中学校考期末）下列说法正确的是（）A．磁感线总是从磁体的北极出发，终止于磁体的南极B．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论C．微观世界的某些极少数带电微粒的能量的变化可以是连续的D．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零18．（2022秋·辽宁鞍山·高二岫岩高中校考期中）关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化，下列说法正确的是（）A．闭合导线的一部分在磁场中运动时，一定会产生感应电流B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波C．电磁铁的原理是利用电磁感应现象制成的，麦克风是电流的磁效应D．爱因斯坦为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论19．（2022·高二课时练习）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。关于红外线热像仪测体温的原理，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体温有关C．被测者会辐射红外线，所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D．被测者会辐射红外线，所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，且较长波长的辐射强度大20．（2022春·福建宁德·高二期末）第五代移动通信技术，简称，将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、自动驾驶技术等将逐一实现。应用频段的无线电波传送信号，相比于现有的（频段）而言，所应用的无线电波（）A．在真空中的波长更长 B．在真空中的波长更短C．在真空中的传播速度更小 D．在真空中的传播速度更大21．（2023秋·高二课时练习）某装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量，光速，则该紫外激光所含光子数为多少个？（结果保留2位有效数字）22．（2021·高二单元测试）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=2.90×10-1mK，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h=6.63×10-34J·s)【高分突破】一、单选题23．（2022·高二单元测试）关于黑体辐射图像如图所示，下列判断正确的是（）A．T1>T2>T3>T4B．T1<T2<T3<T4C．T1=T2=T3=T4D．测量某黑体任一波长的光的辐射强度可以得知其温度24．（2022秋·湖南常德·高二汉寿县第一中学校考阶段练习）如图所示为黑体辐射的规律，由此图象得到下列结论正确的是（）A．随着温度的降低，各种波长的辐射强度都增大B．随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关D．黑体热辐射的强度与波长无关25．（2023春·湖北武汉·高二武汉中学校考阶段练习）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26．（2022秋·江苏泰州·高二统考期末）2020年12月我国在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。下列关于能量子的说法中正确的是（）A．能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子表示微观世界的不连续性观念C．电磁波波长越长，其能量子的能量越大 D．能量子是类似于质子、中子的微观粒子27．（2023秋·高二课时练习）关于能量量子化，下列说法正确的是（）A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍C．电磁波的波长越长，其能量子越大D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点28．（2021秋·江苏苏州·高二常熟中学校考阶段练习）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．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波C．黑体辐射强度的极大值跟温度无关D．一般物体辐射电磁波的强度与温度有关29．（2021·高二课时练习）硅光电池是将光辐射的能量转化为电能。若有个波长为的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为为普朗克常量，为真空中的光速（）A． B． C． D．二、多选题30．（2023·全国·高二专题练习）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31．（2023·全国·高二专题练习）关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是（）A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的B．认为能量值是连续的C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的D．认为微观粒子的能量是分立的32．（2022春·北京海淀·高二清华附中校考期末）有关量子理论及相关现象，下列说法中正确的是（）A．能量量子化的观点是普朗克首先提出的B．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比C．一群处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出6种频率的光子D．射线、射线、射线都是波长极短的电磁波33．（2023秋·河南郑州·高二校考阶段练习）1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（）A．物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”C．能量子假说中的能量子的能量ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的34．（2023·全国·高二专题练习）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加D．随温度降低，辐射强度的极大值向频率较高的方向移动35．（2021秋·福建厦门·高二厦门一中校考期中）以下说法中正确的是（）A．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波并用实验证实了电磁波的存在B．根据麦克斯韦的电磁场理论，只要有变化的电场，就可以形成电磁波C．普朗克最早提出量子假说，开创了量子理论的新时代D．量子假说认为，物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位的整数倍36．（2023春·甘肃张掖·高二高台县第一中学