2020-2021物理（2019）第三冊(cè)13-5 能量量子化含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精2020-2021學(xué)年物理人教版（2019）必修第三冊(cè)課時(shí)作業(yè)：13-5能量量子化含解析課時(shí)作業(yè)21能量量子化時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．紅、黃、綠、紫四種單色光中，能量最小的是（B)A．紫光光子B．紅光光子C．綠光光子D．黃光光子解析:光子能量ε＝hν，由光的頻率ν紅<ν黃<ν綠<ν紫知，紅光光子能量最小，B正確．2．關(guān)于對(duì)熱輻射的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（B)A．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波B．溫度越高,物體輻射的電磁波越強(qiáng)C．輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況只與物體的溫度有關(guān)，與材料種類(lèi)及表面狀況無(wú)關(guān)D．常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色解析：一切物體都不停地向外輻射電磁波，且溫度越高，輻射的電磁波越強(qiáng)，A錯(cuò)誤，B正確;選項(xiàng)C是黑體輻射的特征，C錯(cuò)誤;常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色,D錯(cuò)誤．3．一束紅光從空氣射入玻璃，則這束紅光的能量子將(C)A．變小B．變大C．不變D．不能確定解析：光的能量為ε＝hν，光從空氣射入玻璃后頻率并不改變,因此該題選C。4．關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)法正確的是(C）A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波,看上去是黑的B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類(lèi)及表面狀況有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類(lèi)及表面狀況無(wú)關(guān)D．如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體解析：黑體自身輻射電磁波，不一定是黑的，故A錯(cuò)誤；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故B錯(cuò)、C對(duì);小孔只吸收電磁波，不反射電磁波,因此是小孔成了一個(gè)黑體,而不是空腔,故D錯(cuò)誤．5．紅外遙感衛(wèi)星通過(guò)接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來(lái)探測(cè)地面物體的狀況．地球大氣中的水汽（H2O）、二氧化碳（CO2)能強(qiáng)烈吸收某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長(zhǎng)的電磁波，只有一部分能夠通過(guò)大氣層被遙感衛(wèi)星接收．如圖所示為水和二氧化碳對(duì)某一波段不同波長(zhǎng)電磁波的吸收情況．由圖可知，在該波段紅外遙感大致能夠接收到的波長(zhǎng)范圍為（D)A．2。5μm～3.5μm B．4μm～4.5μmC．5μm～7μm D．8μm~13μm解析：由圖可知，水對(duì)紅外輻射吸收率最低的波長(zhǎng)范圍是8μm~13μm;二氧化碳對(duì)紅外輻射吸收率最低的波長(zhǎng)范圍是5μm～13μm.綜上可知選D。6．人眼對(duì)綠光最為敏感,正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué),普朗克常量為6.63×10－34J·s,光速為3。0×108A．2。3×10－18WB．3.8×10－19WC．7。0×10－10WD．1.2×10－18W解析:每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，所以察覺(jué)到綠光所接收到的最小功率為P＝eq\f(6\f(hc，λ)，t)＝eq\f（6×\f（6.63×10－34×3×108，530×10－9），1）W≈2.3×10－18W.二、多項(xiàng)選擇題7．關(guān)于黑體輻射的研究，物理學(xué)家曾經(jīng)用熱力學(xué)和電磁學(xué)的知識(shí)尋求黑體輻射的理論解釋?zhuān)聡?guó)的維恩和英國(guó)的瑞利分別提出了輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的理論公式．維恩公式在短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)非常接近，在長(zhǎng)波區(qū)與實(shí)驗(yàn)偏很大，瑞利公式在長(zhǎng)波區(qū)與實(shí)驗(yàn)基本一致，而短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重不符，根據(jù)以上信息,可推知以上二位物理學(xué)家曾經(jīng)用的物理知識(shí)作為理論依據(jù)而進(jìn)行的研究正確的是(AD)A．德國(guó)的維恩研究的理論根據(jù)是熱力學(xué)B．英國(guó)的瑞利研究的理論根據(jù)是熱力學(xué)C．德國(guó)的維恩研究的理論根據(jù)是電磁學(xué)D．英國(guó)的瑞利研究的理論根據(jù)是電磁學(xué)8．2006年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩名美國(guó)科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化．他們的出色工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)．下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)的說(shuō)法中正確的是（ACD）A．微波是指波長(zhǎng)在10－3m到10mB．微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播C．黑體的熱輻射實(shí)際上是電磁輻射D．普朗克在研究黑體的熱輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)解析:微波是一種電磁波，傳播不需要介質(zhì),B錯(cuò)誤；由于分子和原子的熱運(yùn)動(dòng)引起一切物體不斷向外輻射電磁波，又叫熱輻射，C正確．9．一激光器發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ，若在真空中速度為c，普朗克常量為h，則下列敘述正確的是（n＝eq\f(c,v）,v是光波在介質(zhì)中的傳播速度）（AC)A．該激光在真空中的波長(zhǎng)為nλB．該波的頻率為eq\f（c，λ)C．該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為eq\f(Ptnλ,hc)D．該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為eq\f(Ptλ，hc)解析:由n＝eq\f(c,v)知在介質(zhì)中速度v＝eq\f(c,n）.在真空中波長(zhǎng)λ真＝eq\f（c，ν）＝eq\f（nv,ν)＝nλ，故A正確;頻率ν＝eq\f（v,λ)＝eq\f(c,nλ),故B錯(cuò)誤；在ts內(nèi)輻射能量E＝Pt，每個(gè)能量子能量ε＝hν＝heq\f(c，nλ）,故在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為eq\f（E,ε）＝eq\f(Ptnλ,hc)，故C正確，D錯(cuò)誤．三、非選擇題10．某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10kW、在空氣中波長(zhǎng)為187.5m的電磁波，試求：(1)該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)電磁波能量子？(2)若向四面八方發(fā)射的能量子視為均勻的，求在離天線2.5km處,直徑為2m的環(huán)狀天線每秒接收的能量子個(gè)數(shù)以及接收功率．答案：(1）1031個(gè)(2)4×1023個(gè)4×10－4W解析：（1）每個(gè)能量子的值ε＝hν＝hc/λ＝6.63×10－34×3×108/187.5J≈1。06×10－27J.則每秒鐘電臺(tái)發(fā)射上述波長(zhǎng)的光子數(shù)N＝P·t/ε＝104×1/（1.06×10－27)≈1031（個(gè))．(2）設(shè)環(huán)狀天線每秒接收能量子數(shù)為n個(gè),以電臺(tái)發(fā)射天線為球心，則半徑為R的球面積S＝4πR2,而環(huán)狀天線的面積S′＝πr2，所以n＝eq\f（πr2,4πR2)×N＝4×1023（個(gè))；接收功率P收＝eq\f(πr2，4πR2)·P＝4×10－4W.11．一光源的功率P＝40W，發(fā)光效率η＝6％，發(fā)出頻率為ν＝6×1014Hz的可見(jiàn)光．已知普朗克常量h＝6。626×10－34J·s.求：(1）光源每秒發(fā)出的能量子數(shù)；(2）若每秒有10個(gè)能量子進(jìn)入瞳孔就能引起視覺(jué),瞳孔的直徑d＝5mm，則能看到光源的最大距離是多少？答案:(1)6.04×1018個(gè)(2)9。7×10解析：（1）光源每秒發(fā)出光的能量E＝Pηt，由E＝Nε及ε＝hν得Pηt＝Nhν，則N＝eq\f（Pηt，hν)＝eq\f(40×6%×1,6。626×10－34×6×1014)個(gè)≈6.04×1018個(gè)．（2)設(shè)能看到光源的最大距離為R，光源向周?chē)鶆蜉椛?每秒內(nèi)通過(guò)距光源R處單位面積的光子數(shù)為eq\f（N，4πR2），每秒內(nèi)通過(guò)瞳孔的光子數(shù)n＝eq\f(N，4πR2）·eq\f（π,4）d2＝eq\f（Nd2，16