高中物理 第17章 波粒二象性 1 能量量子化课时作业 新人教版选修35.doc

第十七章 波粒二象性1能量量子化一、a组(20分钟)1.以下宏观概念,哪些是“量子化”的()a.木棒的长度b.物体的质量c.物体的动量d.学生的个数解析:所谓“量子化”是指不连续的情况,而选项a、b、c作为宏观物体的特性,具有连续性,学生个数不具有连续性。答案:d2.对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点,以下说法正确的是()a.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收b.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍c.吸收的能量可以是连续的d.辐射和吸收的能量是量子化的解析:根据普朗克能量子假说,带电粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍,能量的辐射、吸收要一份份地进行,故选项a、b、d正确。答案:abd3.关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是()a.热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波b.温度越高,物体辐射的电磁波越强c.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关d.常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色解析:一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射的电磁波越强,选项a错误,选项b正确;选项c是黑体辐射的特性,选项c错误;常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,选项d错误。答案:b4.人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为 530 nm 的绿光时,只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔,眼睛就能察觉。普朗克常量取6.6310-34 js,光速为 3.0108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()a.2.310-18 wb.3.810-19 wc.7.010-10 wd.1.210-18 w解析:因只要每秒有6个绿光的能量子射入瞳孔,眼睛就能察觉,所以察觉到绿光所接收的最小功率p=,式中e=6,又=h=h,可解得p=6 w2.310-18 w。答案:a5.导学号97280040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有所增加b.随温度降低,各种波长的辐射强度都有所增加c.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动d.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动解析:由题图可知,随温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,当温度降低时,上述变化相反。故正确选项为a、c、d。答案:acd6.2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是()a.微波是指波长在10-3 m到10 m之间的电磁波b.微波和声波一样都只能在介质中传播c.黑体的热辐射实际上是电磁辐射d.普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说解析:微波的波长范围是1 mm到10 m,选项a正确。微波能在真空中传播,选项b不正确。黑体热辐射实际上是电磁辐射,选项c正确。普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说,选项d正确。答案:acd7.氦氖激光器发出波长为633 nm的激光,当激光器的输出功率为1 mw时,每秒发出的光子数为()a.2.21015b.3.21015c.2.21014d.3.21014解析:根据pt=nh,=得n=3.21015。答案:b8.真空中,波长为6.010-7 m的单色光,问:(1)这一单色光的频率是多大?(2)此单色光的1个光子的能量是多少j?(普朗克常量h=6.6310-34 js)解析:(1)真空中光的传播速度为3108 m/s,则=5.01014 hz。(2)1个光子的能量e=h=6.6310-34 js5.01014 hz=3.31510-19 j。答案:(1)5.01014 hz(2)3.31510-19 j9.对应于3.410-19 j的能量子,其电磁辐射的频率和波长各是多少?它是什么颜色?解析:根据公式=h和=得= hz5.131014 hz,= m5.8510-7 m。5.1310-14 hz的频率属于黄光的频率范围,它是黄光。答案:5.131014 hz5.8510-7 m黄色二、b组(20分钟)1.在实验室或工厂的高温炉子上开一个小孔,小孔可看做黑体,由小孔的热辐射特征,就可以确定炉内的温度。黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图象如图所示,则下列说法正确的是()a.t1t2b.t1t2c.随着温度的升高,黑体的辐射强度都有所降低d.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动解析:一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(t)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积,而黑体是指在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射的物体,黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关。实验表明,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。从题图中可看出,1t2。本题正确选项为a、d。答案:ad2.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.黑体也可以看起来很明亮,是因为黑体也可以有较强的辐射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状况有关解析:任何物体任何温度均存在热辐射,只是温度越高,辐射的能量越多,热辐射的过程是热能转化为电磁能的过程;黑体看上去不一定是黑的,黑体由于有较强的辐射,看起来还会很明亮,如炼钢炉口上的小孔、一些发光的物体也被当作黑体来处理;黑体辐射与一般物体不同,黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只依赖于物体的温度,与构成黑体的材料、形状无关。而一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料的种类和表面状况有关。故正确选项为cd。答案:cd3.导学号97280041在自然界生态系统中,蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链,在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌,它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37 ,它发出的最强的热辐射的波长为min。根据热辐射理论,min与辐射源的绝对温度t的关系近似为tmin=2.9010-3 mk。则老鼠发出最强的热辐射的波长为()a.7.810-5 mb.9.410-6 mc.1.1610-4 md.9.710-8 m解析:min=9.410-6 m。答案:b4.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水汽(h2o)、二氧化碳(co2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射,即地面物体发出的某些波长的电磁波,只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。如图所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况。由图可知,在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为()a.2.53.5 mb.44.5 mc.57 md.813 m解析:由图象可知,813 m波段的红外线,水和co2均不吸收,a、b、c错误,故选d。答案:d5.某广播电台发射功率为10 kw,在空气中波长为187.5 m的电磁波,试求:(1)该电台每秒从天线发射多少个光子?(2)若发射的光子四面八方视为均匀的,求在离天线2.5 km 处,直径为2 m的环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率。解析:(1)每个光子的能量=h= j1.0610-27 j。则每秒电台发射上述波长光子数n=1031。(2)设环状天线每秒接收光子数为n个,以电台发射天线为球心,则半径为r的球面积s=4r2,而环状天线的面积s=r2,所以n=n=41023接收功率p收=p=410-4 w。答案:(1)1031(2)41023410-4 w6.导学号97280042小灯泡的功率p=1 w,设其发光向四周均匀辐射,平均波长=10-6 cm,求在距离d=1.0104 m处,每秒落在垂直于光线方向上面积s=1 cm2