2019年高中物理 第十七章 波粒二象性 能量量子化雙基限時練 新人教版選修3-5.doc
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2019年高中物理 第十七章 波粒二象性 能量量子化雙基限時練 新人教版選修3-5 1.紅、橙、黃、綠四種單色光中,能量最小的是( ) A.紅光 B.橙光 C.黃光 D.綠光 答案 A 2.以下宏觀概念哪些是“量子化”的( ) A.人的身高 B.人的體重 C.物體的動量 D.班里學生個數(shù) 答案 D 3.(多選題)對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點,以下說法正確的是( ) A.以某一個最少能量值一份一份地輻射和吸收 B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍 C.吸收的能量可以是連續(xù)的 D.輻射和吸收的能量是量子化的 答案 ABD 4.人眼對綠光最為敏感,正常人的眼睛接收到波長為530 nm的綠光時,只要每秒有6個綠光光子射入瞳孔,眼睛就能察覺,普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3.0108 m/s,則人能察覺到綠光的最小功率是( ) A.2.310-18 W B.3.810-19 W C.7.010-10 W D.1.210-18 W 解析 人眼察覺到的最小功率P= E=6ε ε=hν ν= 得P= = W=2.310-18 W. 答案 A 5.關于對熱輻射的認識,下列說法中正確的是( ) 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 C.輻射強度按波長的分布情況只與物體的溫度有關,與材料種類及表面狀況無關 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,A錯誤,B正確;選項C是黑體輻射的特性,C錯誤;常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色,D錯誤. 答案 B 6.對黑體輻射電磁波的波長分布有影響的是( ) A.溫度 B.材料 C.表面狀況 D.質量 解析 由黑體輻射實驗可知,隨著溫度的升高輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,由此知波長的分布與溫度有關,選項A正確. 答案 A 7.某激光器能發(fā)射波長為λ的激光,發(fā)射功率為P,真空中光速為c,普朗克常量為h,則該激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為( ) A. B. C. D. 答案 A 8.(多選題)黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示,由圖可知( ) A.隨溫度升高,各種波長的輻射強度都有增加 B.隨溫度降低,各種波長的輻射強度都有增加 C.隨溫度升高,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 D.隨溫度降低,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 答案 AC 9.(多選題)xx年度諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家,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為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點.下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關的說法中正確的是( ) A.微波是指波長在10-3 m到10 m之間的電磁波 B.微波和聲波一樣都只能在介質中傳播 C.黑體的熱輻射實際上是電磁輻射 D.普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假設 解析 微波是一種電磁波,傳播不需要介質,A對,B錯;由于分子和原子的熱運動引起的一切物體不斷向外輻射的電磁波又叫熱輻射,C正確,D正確. 答案 ACD 10.神光“Ⅱ”裝置是我國最大規(guī)模,國際上也是為數(shù)不多的高功率固體激光系統(tǒng),利用它可獲得2 400 J、波長為0.35 μm的紫外激光,已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,則該紫外激光所含光子個數(shù)為多少?(保留兩位有效數(shù)字,光速c=3.0108 m/s) 解析 E=nε,ε=hν=h,得n== ==4.21021個. 答案 4.21021個 11.煉鋼工人通過觀察爐內顏色,就可以估計出爐內溫度,這是根據(jù)什么道理? 答案 黑體輻射與溫度之間有著密切的關系,熱輻射的光譜是連續(xù)的,輻射光譜的性質與溫度有關,同一物體在不同溫度下所輻射的能量,在不同光譜區(qū)域的分布是不均勻的,而溫度越高,光譜中與能量最大值的輻射相對應的頻率也越高,頻率不同,光的顏色是不同的.因此,煉鋼工人根據(jù)觀察爐內顏色,就可以估計爐內溫度. 12.閱讀如下資料并回答問題: 自然界中的物體由于具有一定的溫度,會不斷向外輻射電磁波,這種輻射與溫度有關,因此被稱為熱輻射.熱輻射具有如下特點:①輻射的能量中包含各種波長的電磁波;②物體溫度越高,單位時間從物體表面單位面積上輻射的能量越大;③在輻射的總能量中,各種波長所占的百分比不同. 處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時,也要吸收由其他物體輻射的電磁能量,如果它處在平衡狀態(tài),則能量保持不變.若不考慮物體表面性質對輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱為黑體.單位時間內從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對溫度的四次方成正比,即P0=σT4,其中常量σ=5.6710-8 W/(m2K4). 在下面的問題中,把研究對象都簡單地看成黑體. 有關數(shù)據(jù)及數(shù)學公式:太陽半徑RS=6.96105 km,太陽表面溫度T=5 770 K,火星半徑r=3 395 km,球面積S=4πR2,其中R為球的半徑. (1)太陽熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為210-7~110-5 m范圍內,求相應的頻率范圍. (2)每小時從太陽表面輻射的總能量為多少? (3)火星受到來自太陽的輻射可以認為垂直射到面積為πr2(r為火星半徑)的圓盤上,已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的平均溫度. 解析 首先由頻率公式ν=,求出太陽輻射的頻率范圍,然后根據(jù)單位時間內從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對溫度的關系式P0=σT4,求出每小時太陽輻射的總能量,接著可認為太陽各個方向均勻輻射,即能量均勻分布到各個方向上,通過太陽輻射的總能量即可求出火星單位面積單位時間吸收的能量,最后認為火星達到熱平衡時吸收的能量等于輻射的能量,即可求出火星的溫度. (1)由ν=得,ν1==Hz=1.51015 Hz,ν2== Hz=31013 Hz,所以輻射的頻率范圍是31013~1.51015 Hz. (2)每小時從太陽表面輻射的總能量E=P0tS=σT4t4πR,式中t=3 600 s, 代入數(shù)據(jù)得E=5.6710-85 77043 60043.14(6.96105103)2 J=1.381030 J. (3)火星單位時間內吸引來自太陽的輻射能量P入=4πRσT4= 火星單位時間單位面積內向外輻射的能量為σT′4 所以火星單位時間內向外輻射的能量P出=4πr2σT′4(其中4πr2為火星的表面積,T′為火星的溫度) 火星處于熱平衡狀態(tài),則P入=P出, 即=4πr2σT′4 得火星的溫度T′==204 K. 答案 (1)31013~1.51015 Hz (2)1.381030J (3)204 K- 配套講稿:
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