第0讲能量量子化原卷版

第20讲:能量量子化【考点梳理】【知识梳理】知识点一、热辐射能量子1．普朗克的能量子概念(1)能量子：普朗克认为微观世界中带电粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，当带电粒子辐射或吸收能量时，也只能以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，这样的一份最小能量值ε叫作能量子，ε＝hν，其中h叫作普朗克常量，实验测得h＝6.63×10－34J·s，ν为电磁波的频率．(2)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．量子化的基本特征就是在某一范围内取值是不连续的，即相邻两个值之间有一定距离．2．爱因斯坦的光子说光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光量子，简称光子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν.知识点二、热辐射1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．2．特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强．3．黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射．知识点三、能量子1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个最小的能量值ε叫能量子．2．大小：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成，能量大小为hν，光的能量子称作光子．知识点四、能级原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差.【题型归纳】题型一：热辐射、黑体和黑体辐射【例1】．（2324高二下·江苏扬州·阶段练习）关于黑体辐射，下列说法正确的是（）A．黑体吸收了绝大部分电磁波B．黑体辐射规律除与温度有关之外，还与材料及表面状况有关C．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动D．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律【变式1】．（2122高二下·河南洛阳·阶段练习）关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是（

）A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，所以看起来是黑色的C．随着温度的升高，黑体辐射电磁波的辐射强度将会增加D．黑体辐射随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动【变式2】．（2223高二下·山西忻州·期中）对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。关于黑体辐射，下列说法正确的是（）A．黑体不会辐射电磁波B．温度低于0℃的物体不会辐射电磁波C．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍D．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律题型二：能量子的理解【例2】．（2324高二上·江苏·月考）普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是（

）A．人的个数 B．人的质量 C．物体的动能 D．物体的长度【变式1】．（2324高二上·河北保定·期中）我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段（X波段和S波段）”雷达系统，雷达发射的X波段的频率为8GHz~12GHz，S波段的频率为2GHz~4GHz，下列说法正确的是（）A．在空气中X波段的传播速度大于S波段的B．在空气中S波段的波长比X波段的更短C．S波段和X波段的频率都比紫外线的小D．X波段能量子的能量比S波段能量子的能量小【变式2】．（2223高二上·浙江杭州·期末）在能量量子化研究的历程中，以下说法中正确的是（）A．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波B．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关C．类似于能量的量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并用实验捕捉到了电磁波题型三：能量子的的计算公式应用【例3】．（2023·浙江宁波·三模）卡西米尔能量是两导体平板之间由于涨落而产生的相互作用有关的能量。如果h表示普朗克常数，c表示光速，a表示两导体板之间的距离，请你根据单位制知识，判断下列单位面积的卡西米尔能量E的表达式可能正确的是（

）

A． B． C． D．题型四：黑体辐射的图像问题【例4】．（2022·江苏苏州·模拟预测）下列关于在两种不同温度下某一定质量的气体的分子速率分布图像（纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率）和两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系的图像符合实验规律的是（）A． B．【变式1】．（2122高二上·江苏苏州·开学考试）如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法错误的是（）A．T1>T2B．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．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律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，这个小孔就成了一个黑体【变式2】（2022高三·全国·专题练习）黑体辐射的强度与波长的关系如图所示，由图可知下列说法错误的是（）A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动C．任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波D．不同温度下，黑体只会辐射相对应的某些波长的电磁波题型五：能量量子化的应用【例5】．（2324高三上·宁夏石嘴山）下列说法正确的是（

）①普朗克提出“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点②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，这种物体就被称为“黑体”③我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度无关④爱因斯坦指出：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的A．①② B．①④ C．①②④ D．①②③【变式1】．（2223高二下·河南·期中）如图是一种工业用的辐射式温度计，是根据黑体辐射规律设计的，通过检测物体辐射强度，推知物体的辐射温度。如果被测物体的温度升高了，关于物体的辐射强度以及辐射强度的极大值移动方向，正确的是（）

A．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动D．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【高分达标】一、单选题1．（2122高二上·山西太原·期末）关于能量量子化，下列说法正确的是（）A．能量子假设最早是由爱因斯坦提出来的B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍C．电磁波的波长越长，其能量子越大D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点2．（2324高二上·浙江·期末）下列说法正确的是（）A．麦克斯韦建立了经典电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在B．法拉第受到通电导线和磁体磁场相似性的启发，提出了分子电流假说C．安培的能量子假说是对经典物理学思想和观念的一次突破，成功地解释了黑体辐射问题D．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象3．（2223高二上·江苏淮安·期中）下列关于能量量子化说法正确的是（）A．爱因斯坦最早提出了能量量子化假说 B．普朗克认为微观粒子能量是连续的C．频率为v的光的能量子为hv D．电磁波波长越长，其能量子越大4．（2223高二上·河南郑州·期中）下列关于电磁波、能量子和热辐射的说法正确的是（）A．在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大B．麦克斯韦提出变化的电场产生磁场C．频率越高的电磁波传播的能量子的能量越低D．高温物体会发生热辐射，低温物体不会热辐射5．（2223高二上·江西·期中）2022年5月5日，我国成功利用“墨子号”量子科学实验卫星，实现了地球上1200公里间的量子态远程传输，这次实验的成功，意味着我国在量子通信网络建设领域向前迈出了重要的一步。下列关于量子化的说法正确的是（

）A．爱因斯坦首先提出了“能量子”的概念 B．物体的长度是量子化的C．对于宏观带电物体，其电荷量是量子化的 D．能量子与电磁波的频率成反比6．（2223高二上·湖北宜昌·期中）关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化，下列说法正确的是（）A．闭合导线的一部分在磁场中运动时，一定会产生感应电流B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波C．电磁铁的原理是利用电磁感应现象制成的，麦克风是电流的磁效应D．爱因斯坦为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论8．（2223高二上·河南信阳·期末）在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献，下列叙述符合事实的是（

）A．安培提出了分子电流假说，成功揭示了磁现象来源于运动电荷这一本质B．奥斯特通过实验首先发现了电磁感应现象C．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在D．爱因斯坦把能量子引入物理学，为量子力学的建立做出了突出的贡献9．（2122高二·全国·课后作业）关于对能量子的认识，下列说法正确的是（）A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值εB．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C．能量子与电磁波的频率成反比D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的10．（2122高二下·甘肃定西·期中）如图所示为黑体辐射的规律，由此图象得到下列结论正确的是（）A．随着温度的降低，各种波长的辐射强度都增大B．随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．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D．黑体热辐射的强度与波长无关二、多选题11．（2324高二上·广西南宁·期末）下列有关黑体和黑体辐射的说法中正确的是（）A．黑体的热辐射实际上是电磁辐射B．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关D．黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光）12．（2324高二上·甘肃白银·期末）下列有关热辐射的说法中，正确的是（）A．有些物体不会向外辐射电磁波B．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波C．物体的温度升高时，热辐射中只有波长较长的成分越来越强D．黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波13．（2324高二上·河南·期中）下列说法正确的是（

）A．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电流B．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C．光谱中，可见光从红光到紫光，其波长越来越大D．不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同14．（2223高二上·陕西西安·期末）下列关于能量量子化的说法正确的是（）A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的B．能量子与电磁波的频率成正比C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的D．电磁波波长越长，其能量子越大15．（2223高二上·湖北孝感·期中）下列说法不正确的是（）A．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关B．医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在真空中传播并能发生干涉、衍射C．麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并通过实验证实了电磁波的存在D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关16．（2122高二·全国·课后作业）关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是（）A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的B．认为能量值是连续的C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的D．认为微观粒子的能量是分立的17．（2022高三·全国·专题练习）1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（）A．物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”C．能量子假说中的能量子的能量ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的18．（2022高二·全国·专题练习）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增加B．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加D．随温度降低，辐射强度的极大值向频率较高的方向移动19．（2022高三·全国·专题练习）对于带电微粒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为单位一份一份地辐射或吸收B．辐射和吸收的能