2015-2016高中物理第17章第1节能量量子化练习新人教版选修3-5

1第1节能量量子化1．黑体与黑体辐射．(1)热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射．物体的温度升高，热辐射中较短波长的成分越来越强．(2)黑体：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，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．(3)黑体辐射：一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关，而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．2．黑体辐射的实验规律(黑体辐射的强度与波长的关系)．黑体辐射实验中，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．3．能量子：超越牛顿的发现．(1)能量量子化：宏观物体的能量是连续的；而普朗克认为微观粒子的能量是量子化的，或说微观粒子的能量是分立的，即带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍．(2)能量子：不可再分的最小能量值ε叫作能量子，且ε＝hν．式中的ν是电磁波的频率，h叫作普朗克常量，其值为h＝基础巩固1．关于对黑体的认识，下列说法正确的是(C)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解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故选项A错误；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，故选项B错误，选项C正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故选项D错误．2．(多选)下列叙述正确的是(ACD)A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关2C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析：根据热辐射定义知A对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体温度有关，B错、C对；根据黑体定义知D对．3．能正确解释黑体辐射实验规律的是(B)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．牛顿提出的能量微粒说解析：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较满意的解释，故B正确．4．(多选)下述说法正确的是(AB)A．微观粒子的能量变化是跳跃式的B．能量子与电磁波的频率成正比C．红光的能量子比绿光大D．电磁波波长越长，其能量子越大5．(多选)对一束太阳光进行分析，下列说法正确的是(AC)A．太阳光是由各种单色光组成的复合光B．组成太阳光的各单色光中，能量最强的光为红光C．组成太阳光的各单色光中，能量最强的光为紫光D．组成太阳光的各单色光的能量都相同解析：由公式ε＝hν可以知道，光的频率越大能量越强．组成太阳光的各单色光中，紫光的频率最大，故其能量最强．6．某红光的波长为6.35×m，求其能量子的值．解析：根据公式ν＝cλ和ε＝hν，可求得能量子的值．能力提升7．下列叙述错误的是(B)A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析：一般物体辐射仅与温度有关，而黑体辐射除与温度有关外，还与频率及波长有关．8．我们周围的一切物体都在向外辐射电磁波、这种辐射与物体的温度有关，物理学家3通过实验研究黑体的辐射，得到了如图所示的辐射强度——波长的关系图象，你通过分析该图得到的正确结论是：________________________________________________________________________.解析：黑体的辐射是指由理想放射物放射出来的辐射，在特定温度及特定波长放射最大量的辐射．同时，黑体是可以吸收所有入射辐射的物体，不会反射任何辐射，故黑体是绝对黑色的．由图象可知，当波长变短，频率增大，而温度升高时，黑体的辐射就增强．答案：温度升高，黑体的辐射增强，波长变短，频率增大．9．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是(A)解析：黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B、D错误．黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误A正确．10．(多选)某光源放出波长在500～600nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(BC)A．2.0×B．3.0×C．2.6×D．1.5×解析：每秒发出的光子数与发光功率和波长之间的关系为n＝Pthcλ，故光子数的范围在个之间．11．二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约是1.4×10－5～1.6×10－5m，相应的频率范围是__________________，相应的光子能量范围是________________．“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的__________________．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m·s－1.结果取两位有效数字．)解析：本题给出了波长范围，运用ν＝cλ公式代入计算，得到频率范围为1.9×～42.1×Hz，再由ε＝hν代入计算得到光子能量范围为1.3×～1.4×J，温度在微观上是反映物质分子无规则热运动的剧烈程度，因此空气温度升高，从微观上看就是空气分子的无规则运动(热运动)加剧．答案：2.1×～1.9×Hz(写成1.9×～2.1×Hz也可)1．4×～1.3×J(写成1.3×～1.4×J或将1.3写成1.2也可)无规则运动(热运动)加剧或无规则运动(热运动)平均动能更大12．对应于3.4×J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？解析：根据公式ε＝hν和ν＝cλ得：答案：