2024版高中同步新教材必修第三册人教物理备课资源能量量子化

2024版高中同步新教材必修第三册人教物理备课资源第十三章电磁感应与电磁波初步5能量量子化基础过关练题组一热辐射1.关于对热辐射的认识,下列说法正确的是()A.温度越高,物体辐射的电磁波越强B.冷的物体只吸收电磁波C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料的种类及表面状况无关D.常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色题组二能量子2.1905年爱因斯坦提出了光量子理论,简称光子说。下列选项属于光子说内容的是()A.光也是一种电磁波B.光在传播过程中是不连续的,它由数值分立的能量子组成,这个能量子叫光子C.每个光子的能量为ε=hν,h为普朗克常量D.光的能量是连续不可分割的3.光刻机是芯片制造的核心设备之一。光刻机通过一系列的光源能量,将光束透射过画着线路图的掩膜,用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上,受到光线照射的化学层部分可以被冲洗掉,在硅片上就得到了掩膜上的电路图。芯片的制作过程需要用光子能量较大的光照射,应选用的光源是()A.波长长的光源B.频率大的光源C.强度小的光源D.强度大的光源4.(2022江苏苏州月考)由中国健康发展研究中心发布的《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λ=660nm。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光在真空中的传播速度c=3×108m/s,则该激光中每个光子的能量为()A.3.0×10-19JB.1.6×10-19JC.1.0×10-19JD.1.0×10-18J5.人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时,只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A.2.3×10-18WB.3.8×10-19WC.7.0×10-10WD.1.2×10-18W题组三能级6.对于带电微粒在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7.下列关于氢原子光谱和能级的说法正确的是()A.氢原子光谱中的亮线是氢原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的B.氢原子光谱不是连续的,是一些分立的亮线,说明了氢原子的能级是量子化的C.原子能量越高原子越稳定D.原子从高能态向低能态跃迁会放出光子,光子能量等于两个能级之差

答案与分层梯度式解析第十三章电磁感应与电磁波初步5能量量子化基础过关练1.AD2.BC3.B4.A5.A6.ABD7.ABD1.AD一切物体都在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正确,B错误。一般物体辐射电磁波的情况与物体的温度、表面状况、材料都有关;黑体辐射电磁波的情况只与温度有关,选项C错误。常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色,选项D正确。2.BC光子说认为光在某些方面会表现得像是由一些粒子(即一个个有确定能量和动量的“光子”)组成,A错误;光子说认为光在传播过程中是不连续的,它由数值分立的能量子组成,这个能量子叫光子,每个光子的能量为ε=hν,h为普朗克常量,B、C正确,D错误。3.B由ε=hν可知,频率越大的光子能量越大,光子的能量与光的强度无关,而根据公式ν=cλ可得,波长越长,光子的频率越小,4.A由ε=hν=hcλ,代入数据可得每个光子的能量ε=3.0×10-19J,5.A因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔眼睛就能察觉,所以察觉到绿光时所接收到的最小功率P=Et,式中E=6ε,t=1s,又ε=hν=hcλ,可解得P=2.3×106.ABD带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε一份一份地辐射或吸收的,是不连续的,选项A、B、D正确,C错误。7.ABD原子处于能量越低的状态越稳定,C错误。本章复习提升易混易错练易错点1忽视定义的适用条件1.下列说法正确的是()A.磁场中某点的磁感应强度可这样测定:把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与导线的长度L、通过的电流I的乘积的比值B=FIL,B.通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零C.磁感应强度B=FIL只是定义式,它的大小取决于场源及磁场中的位置,与F、I、LD.磁场是客观存在的易错点2搞不清电路结构2.(2022福建邵武期中)如图所示,在匀强磁场中有两条平行金属轨道,金属轨道的右侧通过导线连接,轨道上有等长的两根金属棒ab和cd,它们以相同的速度匀速运动,则()A.断开开关S,ab中有感应电流B.闭合开关S,ab中有感应电流C.无论断开还是闭合S,ab中都有感应电流D.无论断开还是闭合S,ab中都无感应电流思想方法练一、结论法方法概述结论法是指利用已知的规律、定理或推导出的一些正确的结论进行解题的方法。1.如图所示,A中线圈有一小缺口,条形磁铁匀速穿过线圈;B中匀强磁场区域足够大,v1>v2;C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方;D中闭合线圈在无限大匀强磁场中加速运动。其中能产生感应电流的是()二、程序法方法概述程序法是指依据事件发生的顺序,对各物理过程分阶段研究的方法。2.如图所示,在边长为2l的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,有一边长为l的正方形导线框沿垂直磁场的方向以速度v匀速通过磁场区域,从ab刚进入磁场开始计时。(1)指出哪些时间段内有感应电流产生;(2)画出磁通量随时间变化的图像。

答案与分层梯度式解析本章复习提升易混易错练1.CDA项考查的是磁感应强度的定义,只有当通电导线与磁场方向垂直时才有B=FIL,A错误;B项中,当通电导线与磁场平行时,不受磁场力,此时,磁感应强度不为零,B错误;C选项中,B=FIL是磁感应强度的定义式,磁场强弱取决于场源及磁场中的位置,C正确;磁场与电场一样,都是客观存在的错解分析有的同学只记住了磁感应强度的公式,忽视了公式的适用条件,B=FIL为磁感应强度的定义式,B与F、I、L无比例关系。解决方法是要理解磁感应强度的决定因素和公式的适用条件。磁场在某位置的磁感应强度与通过导线的电流大小、导线的长短无关,与导线是否受磁场力以及磁场力的大小也无关。即使不放入通电导线,磁感应强度也照样存在,故不能说B与F成正比或B与IL2.B两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动,若断开开关S,穿过两根金属棒与导轨构成的回路的磁通量无变化,则回路中无感应电流,选项A、C错误;若闭合开关S,穿过两根金属棒与导轨构成的回路的磁通量发生变化,则回路中有感应电流,选项B正确,D错误。错解分析没搞清电路结构,寻找闭合回路出错,造成错选D。解题关键是掌握产生感应电流的条件,认清闭合电路的组成,不能盲目地乱套结论得出答案。思想方法练1.BA中线圈没闭合,无感应电流;B中穿过闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C中直导线在线圈某一直径的正上方,无论直导线中的电流如何变化,穿过线圈的磁感线都相互抵消,磁通量恒为零,也无感应电流;D中穿过闭合线圈的磁通量恒定,无感应电流。故本题只有选项B正确。方法点津判断感应电流有无的方法判断电路中是否产生感应电流时,先明确电路是否是闭合电路,然后判断穿过回路的磁通量是否发生变化。本题中对于C图,必须要弄清楚通电直导线周围的磁感线分布情况,而对于立体图,往往还需要将立体图转换为平面图,如转换为俯视图、侧视图等。2.答案(1)0~lv和2lv解析(1)线框进入磁场的过程,穿过线框的磁通量变化,所以在0~lv时间段内有感应电流产生;线框在磁场中运动时,穿过线框的磁通量不变,所以在lv~2lv时间段内无感应电流;线框离开磁场过程(2)磁通量随时间变化的图像如图所示。方法点津程序法分析多过程问题此题中线框通过磁场的过程包括进入、完全处于和离开三个阶段,三个阶段中磁通量的变化情况各不相同,所以采用程序法,依次进行分析。综合拔高练五年高考练考点1安培定则的应用1.(2020北京,8)如图所示,在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。现驱动圆盘绕中心轴高速旋转,小磁针发生偏转。下列说法正确的是()A.偏转原因是圆盘周围存在电场B.偏转原因是圆盘周围产生了磁场C.仅改变圆盘的转动方向,偏转方向不变D.仅改变圆盘所带电荷的电性,偏转方向不变考点2磁感应强度的叠加2.(2021全国甲,16)两足够长直导线均折成直角,按图示方式放置在同一平面内,EO与O'Q在一条直线上,PO'与OF在一条直线上,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为()A.B、0B.0、2BC.2B、2BD.B、B3.(2021福建,6)如图,四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面,导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点,正方形中心位于坐标原点O,e为cd的中点且在y轴上;四条导线中的电流大小相等,其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里,其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则()A.O点的磁感应强度为0B.O点的磁感应强度方向由O指向cC.e点的磁感应强度方向沿y轴正方向D.e点的磁感应强度方向沿y轴负方向4.(2020浙江7月选考,9)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2,I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两点与b点距离相等,d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响,则()A.b点处的磁感应强度大小为0B.d点处的磁感应强度大小为0C.a点处的磁感应强度方向竖直向下D.c点处的磁感应强度方向竖直向下5.(2018课标Ⅱ,20)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0,A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712BB.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112BC.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112BD.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B6.(2022全国乙,18)安装适当的软件后,利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图,在手机上建立直角坐标系,手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量,每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知()测量序号Bx/μTBy/μTBz/μT1021-4520-20-463210-454-210-45A.测量地点位于南半球B.当地的地磁场大小约为50μTC.第2次测量时y轴正向指向南方D.第3次测量时y轴正向指向东方考点3电磁感应现象7.(2020课标Ⅱ,14)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为()A.库仑B.霍尔C.洛伦兹D.法拉第考点4电磁波、能量量子化8.[2019江苏单科,12(3)]在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×10-7m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。计算结果保留一位有效数字)9.[2020江苏,13B(3)]国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一。在探月任务中,“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波,该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来,反射波回到“玉兔二号”的时间差为Δt。已知电磁波在月壤层中传播的波长为λ,求该月壤层的厚度d。三年模拟练应用实践1.(2023广东潮州彩塘中学期末)如图所示是一部侦探小说中一个窃听电话的示意图,窃听者把并排的两根电话线分开,在其中一根电话线的旁边铺设一条两端分别跟耳机相连接的导线,导线与电话线是绝缘的。下列叙述正确的是()A.不能窃听到电话,因为电话线的电流太小B.可以窃听到电话,因为电话中的电流随声音的变化而变化,穿过耳机电路的磁通量发生变化引起感应电流C.不能窃听到电话,因为电话线与耳机是绝缘的D.可以窃听到电话,因为电话中的电流是恒定电流,在耳机的电路上引起感应电流2.(2022浙江杭州期中)在实验精度要求不高的情况下,可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度。具体做法是:在一根南北方向放置的直导线的正下方10cm处放一个罗盘,导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方;当给导线通入电流时,发现罗盘的指针偏转一定角度,根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量B0=5.0×10-5T,通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置(如图所示),由此测出该通电直导线在其正下方10cm处产生磁场的磁感应强度大小约为()A.5.0×10-5TB.1.0×10-4TC.8.66×10-5TD.7.07×10-5T3.(2023江苏宿迁泗阳摸底)磁场的高斯定理指出通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量恒等于零。如图所示为一金属球壳的俯视图,CD过球心O,AB不过球心,在球心O的右侧放置一小磁针,则下列说法正确的是()A.C、D两点处的磁感应强度方向相反B.若磁针沿CD运动,球壳上有感应电流产生C.球壳上单位面积的磁通量处处大小相等D.AB左右两侧球壳上的磁通量大小相等4.(2023山东东营广饶一中月考)如图,在圆心为O的圆周上固定着三根互相平行的长直导线A、B、C,三根导线中通入的电流大小相同,其中导线A中的电流垂直于圆平面向外,导线B、C中的电流垂直于圆平面向里,三根导线在圆周上的点与圆心O的连线互成120°角,空间内还存在一个方向与圆平面平行、磁感应强度大小为B0的匀强磁场(未画出),O点的磁感应强度为零。如果撤去匀强磁场和导线A,则O点的磁感应强度的大小和方向分别为()A.B02,垂直于B.B02,沿C.3B02,D.3B02,5.(2022浙江“5+1”联盟联考)如图所示,磁感应强度大小为B的匀强磁场仅存在于坐标系第一象限边长为2L的正方形范围内,左右各一半面积的范围内,磁场方向相反。有一个边长为L的正方形导线框abcd,开始与直角坐标系共面。(1)若导线框ab边与y轴重合,以ab边为轴,导线框向外匀速转动,试求导线框转动120°时,穿过导线框的磁通量。(2)若导线框沿x轴正方向以速度v匀速通过磁场,从ab边进入磁场算起,规定刚开始时磁通量为正值,试推导穿过导线框的磁通量随导线框位移变化的函数关系式,并画出穿过导线框的磁通量随导线框位移变化的图像。迁移创新6.(2021北京八中高三期中改编)在高中阶段,对“通量”的定义采用的是简单化处理方法并辅以形象化物理模型进行理解。(1)“磁通量”就是一种常见的“通量”。如图1所示,空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一个面积为S的矩形线圈与竖直面间的夹角为θ,试求穿过该矩形线圈的磁通量Φ。(2)“电通量”也是一种常见“通量”。在定义“电通量”时只需要把“磁通量”中的磁感应强度B替换为电场强度E即可。已知静电力常量为k,请同学们充分运用类比的方法解决以下问题:a.如图2所示,空间存在正点电荷Q,以点电荷为球心作半径为R的球面。试求通过该球面的电通量ΦE1。b.上述情况映射的是静电场中“高斯定理”,“高斯定理”可以从库仑定律出发得到严格证明。“高斯定理”可表述为:通过静电场中任一闭合曲面的电通量等于闭合曲面内所含电荷量Q与4πk的乘积,即ΦE=4πkQ;试根据“高斯定理”证明:一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场,与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,球外各点的电场强度也是E=kQr2(r>R),式中r是球心到该点的距离,

答案与分层梯度式解析综合拔高练五年高考练1.B2.B3.BD4.C5.AC6.BC7.D1.B带负电荷的橡胶圆盘转动起来后,可以视为产生了环形电流,进而在周围产生磁场,从而使小磁针发生偏转,故B正确,A错误。仅改变圆盘转动方向或仅改变圆盘所带电荷的电性,均可改变环形电流的方向,进而改变周围磁场的方向,小磁针受力偏转的方向也就随之改变,故C、D错误。2.B根据题意,可把两根直角导线拆分后重新组合,看作两根分别沿POF方向和EO'Q方向、相互垂直的长直导线,利用右手螺旋定则判断可知,两条导线在M点产生磁场的磁感应强度大小相等,方向相反,因此M点处的磁感应强度为0;两条导线在N点产生磁场的磁感应强度大小相等,方向相同,因此N点处的磁感应强度大小为2B,故选项B正确,A、C、D错误。3.BD由题知,四条导线中的电流大小相等,且到O点的距离相等,故四条导线在O点产生磁场的磁感应强度大小相等,根据右手螺旋定则可知,四条导线中的电流在O点产生磁场的磁感应强度方向如图所示:由图可知,Bb与Bc大小相等、方向相反,相互抵消,Ba与Bd等大同向,可知O点的磁感应强度方向由O指向c,其大小不为零,A错误,B正确。a、b处导线在e点产生磁场的磁感应强度大小相等,c、d处导线在e点产生磁场的磁感应强度大小相等,根据右手螺旋定则可知,四条导线中的电流在e点产生磁场的磁感应强度方向如图所示:由图可知Bc'与Bd'大小相等、方向相反,互相抵消;而Ba'与Bb'大小相等,方向如图所示,可知e点的磁感应强度方向沿y轴负方向,C错误,D正确。4.C把实际情境转化为如图所示的结构示意图。根据安培定则可知两通电导线在b点产生的磁场方向,根据电流在周围产生磁场的特点,可知B1>B2,A错误;根据安培定则及电流在周围产生磁场的特点,可画出d点处的磁感应强度为B1'和B2',如图所示,由平行四边形定则可知合磁感应强度不为0,B错误;同理,两通电导线在a点产生磁场的磁感应强度为B1″和B2″,如图所示,故a点的合磁感应强度方向竖直向下,C正确;两通电导线在c点产生磁场的磁感应强度为B1‴和B2‴,如图所示,故c点的合磁感应强度方向竖直向上,D错误。5.AC由安培定则判定,L1中的电流在a、b两点产生的磁场方向垂直纸面向里,L2中的电流在a、b两点产生的磁场方向分别垂直于纸面向里和向外;设L1和L2中的电流在a、b两点产生的磁场的磁感应强度大小分别为B1和B2,由磁感应强度的矢量叠加原理可得,B0-B1-B2=13B0,B0+B2-B1=12B0,解得B1=712B0,B2=1126.BC表格中的Bz数据都是负的,表明Bz方向竖直向下,则测量地点位于北半球,A错误,当地的磁感应强度为两个方向磁感应强度的矢量和,大小约为50μT,B正确;当地的磁感应强度的水平分量指向北方,第二次测量时By为负值,表明此次测量时y轴正向指向南方,C正确;第3次测量时Bx为正值,表明此次测量时x轴正向指向北方,此时y轴正向指向西方,D错误。思路分析解答本题可按以下思路进行序号关键信息关系1每次测量时z轴正向保持竖直向上,四次测量沿z轴的磁场的磁感应强度均为负值垂直于地球表面的磁场方向为z轴负方向,竖直向下,因此测量地点位于北半球2第1次测量,Bx=0,By>0第1次测量时,y轴指向北方,x轴指向东方3第2次测量,Bx=0,By<0第2次测量时,y轴指向南方,x轴指向西方4第3次测量,Bx>0,By=0第3次测量时,x轴指向北方,y轴指向西方5第4次测量,Bx<0,By=0第4次测量时,x轴指向南方,y轴指向东方7.D焊接过程中利用电磁感应产生的涡流将材料熔化,发现电磁感应规律的是法拉第,故D选项正确。8.答案5×1016解析光子能量ε=hν=ℎcλ,光子数目n=Eε,代入数据得n=5×109.答案fλ解析电磁波的传播速度v=fλ根据题意2d=vΔt解得d=fλ

三年模拟练1.B2.C3.D4.A1.B可以窃听到电话,因为通话时电话将声音信号转化为电信号,电流随声音的变化而变化,从而在电话线附近产生变化的磁场,穿过耳机电路的磁通量发生变化引起感应电流,在耳机中电信号再转化为声音信号。选B。2.C罗盘处的各个分磁感应强度与合磁感应强度关系如图所示,地磁场水平分量B0=5.0×10-5T,根据三角函数关系可得tan60°=B1B0,故有B1=B0tan60°=8.66×10-5T,3.D由图可知小磁针的左侧为N极,结合磁场方向的特点可知,C、D两点的磁感应强度方向都水平向左,A错