高中物理人教必修三第13章第4节 能量量子化同步练习

第4节电磁波的发现及应用第5节能量量子化课程内容要求核心素养提炼1．了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波的形成和传播．2．知道波长、频率、波速，了解电磁波谱．3．知道普朗克关于能量子的概念，了解原子的能级和能级跃迁．1．物理观念：电磁场，电磁波的波长、频率、波速，电磁波谱，热辐射，能量子，能级．2．科学思维：(1)电磁波的形成和传播．(2)能量子观点的建立和意义．一、电磁波的发现及应用1．麦克斯韦电磁理论(1)变化的磁场产生电场．(2)变化的电场产生磁场．(3)变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场．2．电磁波(1)麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦电磁场理论．(2)变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成了电磁波．3．电磁波谱(1)电磁波波速、波长、频率的关系式为c ＝λf ．(2)电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱．(3)不同电磁波有不同的特性，在生产、生活中具有广泛的应用．①长波、中波、短波可用于广播及其他信号的传输．②微波可用于卫星通信、电视等的信号传输．③红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒，X 射线可以用于诊断病情．4．电磁波的能量(1)赫兹用实验证实了电磁波的存在，说明电磁波是真正的物质存在．(2)微波炉能加热食物，收音机能收到电台发射的电磁波，说明电磁波具有能量．5．电磁波通信(1)电信网、广播电视网、互联网、移动电话等都是通过电磁波传递信息．(2)电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播．[判断](1)稳定的电场产生稳定的磁场．(×)(2)电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播．(√)(3)电磁波的传播速度一定为3×108m/s．(×)(4)电磁波具有能量可用于对物体加热，也可以携带信息，用于信息通信．(√)二、能量量子化1．热辐射(1)一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫作热辐射．(2)黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，经典的电磁理论不能解释黑体辐射的实验规律．2．能量子(1)普朗克假设：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，最小能量值ε叫作能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，h称为普朗克常量．(3)普朗克假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说是不连续(分立)的．(4)爱因斯坦认为电磁场本身是不连续的，光本身是由能量子组成的，叫作光子．光子的能量ε＝hν．3．能级(1)原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级．原子可以自发地从能量较高的能级向能量较低的能级跃迁，放出光子．(2)原子跃迁时放出光子的能量，等于前后两个能级之差．[判断](1)物体在常温下也在不断地辐射电磁波．(√)(2)黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波．(√)(3)普朗克认为带电微粒的能量是量子化的．(√)(4)原子发生能级跃迁时要放出光子．(×)探究点一麦克斯韦的电磁场理论1．对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场2．电磁场的产生如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．关于电磁场的理论，下列说法正确的是()A ．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B ．变化的磁场周围产生的电场一定是变化的C ．均匀变化的磁场周围产生的电场是均匀变化的D ．振荡电场周围产生的磁场也是振荡的D [非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生恒定的磁场，所以变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，但不一定变化，故选项A 、B 错误；均匀变化的磁场一定产生恒定的电场，故选项C 错误；周期性变化的振荡电场一定产生同周期变化的振荡磁场，故选项D 正确．][训练1]下列有关电磁场理论说法正确的是()A ．法拉第预言了电磁波的存在，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性B ．变化的磁场一定产生变化的电场C ．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场D ．赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦关于光的电磁理论D [法拉第预言了电磁波的存在，赫兹通过一系列实验，证明了麦克斯韦关于光的电磁理论，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，选项A 错误，选项D 正确；均匀变化的磁场产生恒定的电场，选项B 错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，选项C 错误．][训练2]在下图所示的四种磁场情况中，能产生恒定的电场的是()C [由电磁场理论，结合图像，则有：选项A 中磁场不变，则不会产生电场，故选项A 错误；选项B 中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故选项B 错误；选项C 中磁场随着时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故选项C 正确；选项D 中磁场随着时间非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故选项D 错误．]探究点二对电磁波的理解1．电磁波的特点(1)电磁场中储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程．(2)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波．(3)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波本身就是一种物质——场物质，所以传播时不再需要其他介质．(4)任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c ＝3.0×108m/s ，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小．2．波长、频率与波速之间的关系波速＝波长×频率，即v ＝λf ．(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关．所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小．(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同．波长为0.6μm 的红光，从10m 外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？(c ＝3×108m/s)解析由速度公式v ＝x t可求得时间，可根据电磁波波长、频率和波速关系式c ＝λf 可求得频率其中t ＝x c ＝103×108s ≈3.33×10－8s 由c ＝λf 得f ＝c λ＝3×1086×10－7Hz ＝5×1014Hz ．答案 3.33×10－8s 5×1014Hz[训练3]关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是()A ．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场B ．电磁场从发生区域由近及远地传播形成电磁波C ．电磁波是一种物质，可在真空中传播．所以，平时说真空没有实物粒子，但不等于什么都没有，还有“场”这种特殊物质D ．电磁波可在真空中传播，也可在介质中传播A [根据麦克斯韦电磁场理论，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生的是恒定的磁场，所以选项A 错误．][训练4](多选)下列关于电磁波的说法正确的是()A ．只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B ．电磁波的传播需要介质C ．停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D ．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的CD [要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，所以选项A 错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，选项B 错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，选项C 正确；电磁波具有能量，电磁波传播的过程也就是能量传播的过程，所以选项D 正确．]探究点三电磁波谱1．电磁波谱是把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来的图表．顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线．它们共同构成了范围广阔的电磁波谱．2．电磁波谱中各种波段的特征用途比较(如下表)电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X 射线γ射线特性波动性强热作用强感光性强化学作用荧光效应穿透力大穿透力最强用途通信广播、导航加热、遥测遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是()A ．红外线和X 射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B ．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C ．电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞D ．紫外线和X 射线都可以使感光底片感光CD[X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线则不能，选项A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，可以摧毁病变的细胞，选项C正确；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，选项D正确．] [训练5]下列关于紫外线的说法正确的是()A．照射紫外线可增进人体对钙的吸收，因此人们应尽可能多地接受紫外线的照射B．一切高温物体发出的光都含有紫外线C．紫外线有很强的荧光效应，常被用来防伪D．紫外线有杀菌消毒的作用，是因为其有热效应C[由于紫外线有显著的生理作用，杀菌能力较强，在医疗上有其应用，但是过多地接受紫外线的照射，对人体来说也是有害的，选项A、D错误；并不是所有的高温物体发出的光都含有紫外线，选项B错误；紫外线有很强的荧光效应，可用来防伪，选项C正确．] [训练6]关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同B[声波、电磁波都能传递能量和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，“B超”中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误．]探究点四对能量子的理解与计算1．每个能量子的能量ε＝hν，其中ν是电磁波的频率；光子的能量ε＝hν，其中ν是光的频率．2．能量子观点与黑体辐射实验的比较普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得很好．3．对能量量子化的理解(1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．(2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．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．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18WA[因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝Et，式中E＝6ε，t＝1s，又ε＝hν＝hcλ，可解得P＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9×1W＝2.3×10－18W．][题后总结]分析有关能量子问题的技巧(1)熟练掌握能量子的计算公式：ε＝hν＝hcλ．(2)把握宏观能量E＝Pt与微观能量子的关系：E＝nε．(3)正确建立模型．[训练7](多选)关于对普朗克能量子假说的认识，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正比D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的BC[普朗克能量子假说认为，能量存在某一个最小值，带电微粒辐射或吸收的能量只能是这个最小能量值的整数倍，故选项A错误，选项B正确；能量子与电磁波的频率成正比，故选项C正确；能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故选项D错误．][训练8](多选)对于带电微粒辐射或吸收能量时的特点，下列说法正确的是() A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B．辐射或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．辐射或吸收的能量是量子化的ABD[带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的．故A、B、D正确，C错误．]。

5 能量量子化课后·训练提升合格考过关检验一、选择题(第1~5题为单选题,第6~7题为多选题)1.每个光子的能量取决于光的( )A.振幅B.波长C.频率D.速度2.下列物理常量单位正确的是( )A.动摩擦因数μ的单位是N/kgB.普朗克常量h的单位是J·sC.引力常量G的单位是N·kg2/m2D.静电力常量k没有单位,选项A错误;普朗克常量h的单位是J·s,选项B正确;引力常量G的单位是N·m2/kg2,选项C错误;静电力常量k的单位是N·m2/C2,选项D错误。

3.第26届国际计量大会于11月通过决议,正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义,国际测量界的百年夙愿终于实现——国际测量体系将全部建立在基本物理常数上,大大提高了计量的稳定性和精确性。

比如,最受关注的“千克”,不再以具体实物的质量来定义,而将以量子力学中的普朗克常量h为基准,经过一系列物理换算,算出质量。

已知普朗克常量与频率的乘积可以表示能量,下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常量h单位的是( )A.J/sB.kg·m2/sC.kg·m2/s3D.N·m·sε=hν,因能量ε的单位为J,频率ν的单位为s-1,那么普朗克常量的单位J·s=N·m·s=kg·ms2·m·s=kg·m2s,选项B正确,A、C、D错误。

4.氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上,下列说法正确的是( )A.氢原子的能量减少B.氢原子的能量不变C.核外电子受力变小D.氢原子要吸收一定频率的光子,原子能级减小,总能量减少,选项A正确,B错误。

根据F=ke 2r2可知,轨道半径减小,则核外电子受力变大,选项C错误。

从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中,总能量减少,要放出一定频率的光子,选项D错误。

13.5 能量量子化一、单选题1．“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。

它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。

若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是()A．I增大，λ增大 B．I增大，λ减小C．I减小，λ增大 D．I减小，λ减小【答案】B【解析】温度升高，人体热辐射强度I要变大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故只有选项B正确。

故选B。

2．能正确解释黑体辐射实验规律的是()A．能量的连续经典理论B．普朗克提出的能量量子化理论C．以上两种理论体系任何一种都能解释D．牛顿提出的微粒说【答案】B【解析】根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，B对。

故选B。

3．下列宏观概念中，哪些是“量子化”的( )A．物体的长度B．物体所受的重力C．物体的动能D．人的个数【答案】D【解析】人数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的。

其他三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故只有D正确。

故选D。

4．根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时( )A ．吸收光子，原子的能量增加，电子的动能减少B ．吸收光子，原子的能量增加，电子的动能增加C ．放出光子，原子的能量减少，电子的动能减少D ．放出光子，原子的能量减少，电子的动能增加【答案】D【解析】电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减小，根据ke 2r 2＝mv 2r ，可知半径越小，动能越大，故A 、B 、C 错误，D 正确。

故选D 。

二、多选题5．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大B ．随温度降低，各种波长的辐射强度都增大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【答案】ACD【解析】由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增大，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，上述变化都将反过来。

第十三章电磁感应与电磁波初步5能量量子化【基础巩固】1.关于对热辐射的认识,下列说法正确的是()A.温度高的物体向外辐射电磁波,温度低的物体只吸收电磁波B.温度越高,物体辐射越强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的电磁波的颜色答案:B2.自然界不存在真正的黑体,但许多物体在某些波段上可近似地看成黑体.如图所示,用不透明的材料制成的带小孔的空腔,小孔可近似地看成黑体.这是利用了()A.控制变量法B.比值法C.类比法D.理想模型法答案:D3.(多选)关于原子辐射和吸收能量时的特点,下列说法正确的是()A.以某一个最小能量值一份一份地辐射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答案:ABD4.(多选)下列叙述正确的是()A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关E.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波答案:ADE5.(2022·广东肇庆)一盏灯发光功率为100 W,假设它发出的光向四周均匀辐射,光的平均波长为6.0×10-7m,在距电灯10m远处,以电灯为球心的球面上,1m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为()(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3.0×108 m/s)A. 2×1015B. 2×1016C. 2×1017D. 2×1023解析:设离灯10 m远处每平方米面积上灯照射的能量为E0,则有E0=;设穿过的光子数为n,则有nh=E0;解得n=,代入数据得n=2×1017,选项C正确.答案:C6.(多选)关于氢原子的能量及氢原子光谱,下列说法正确的是()A.氢原子的能量是连续的B.氢原子的能量是量子化的C.氢原子从高能级跃迁到低能级辐射光子D.氢原子光谱是连续的亮线解析:氢原子的能量是量子化的,选项A错误,选项B正确;处于高能级的氢原子会自发地向能量较低的能级跃迁,放出光子,选项C正确;氢原子的光谱是分立的亮线,选项D错误.答案:BC7.二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射,这种长波辐射的波长范围是1.4×10-3~1.6×10-3 m,相应的频率范围是,相应的光子能量的范围是,“温室效应”使大气全年的平均温度升高,空气温度升高.已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s.(结果保留两位有效数字)解析:由c=λν得ν=,求得频率范围为1.9×1011~2.1×1011 Hz.又由ε=hν得能量范围为1.3×10-22~1.4×10-22 J.温度越高,分子无规则运动越剧烈,无规则运动的平均动能也越大.答案:1.9×1011~2.1×1011 Hz 1.3×10-22~1.4×10-22 J【拓展提高】8.(多选)一激光器发光功率为P,发出的激光在真空中波长为λ,若在真空中速度为c,普朗克常量为h,则下列叙述正确的是()A.一份能量子的能量为B.该光的频率为C.该激光器在时间t内辐射的能量子数为D.该激光器在时间t 内辐射的能量子数为解析:激光的频率为ν=,选项B正确;由ε=hν=h知,选项A错误;由能量关系得Pt=Nε,N=,选项C正确,D错误.答案:BC9.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成.若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁波,且ν与U成正比,即ν=kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关.你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,推理判断比例系数k的值可能为()A. B. C.2he D.解析:根据单位制的要求,表达式及变形式两侧单位应是一致的,由本题中涉及的物理量ν、U、e、h及与其有联系的能量表达式E=hν①,E=Ue②,由①②得h的单位与的单位相同,即h单位可用V·C·s表示,题中ν=kU,即k=③,k的单位可用表示,的单位等效于=,选项B正确,选项A、C、D 错误.答案:B10.“神光Ⅱ”装置是我国目前规模最大的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2 400 J、波长λ=0.35μm的紫外激光.已知普朗克常量h=6.63×1J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s.该紫外激光所含光子数为多少?解析:紫外激光的波长已知,由此可得紫外激光能量子的值,再根据紫外激光发射的总能量为2 400 J,求紫外激光所含光子数.紫外激光的能量子ε0= 5.68×10-19 J,则该紫外激光所含光子数N= 4.23×1021.答案:4.23×102111.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm 处.根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm=2.90×10-1 m·K,已知h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s.由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少?解析:人体表面的温度T=309 K=36 ℃.人体辐射的能量子的值为ε=h≈2.12×10-22 J.答案:36 ℃ 2.12×10-22 J【挑战创新】12.太阳光垂直射到地面上时,地面上1m2的面积接收太阳光的功率为1.4 kW,其中可见光部分约占45%.(1)假设可见光的波长约为0.55 μm,日地间距离R=1.5×1011 m.普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s.估算太阳每秒射出的可见光能量子个数.(2)已知地球的半径为6.4×106 m,估算地球接收的太阳光的总功率.解析:(1)设地面上垂直阳光每平方米面积上每秒接收的可见光能量子个数为N0,则有Pt×45%=N0h,则N0=≈1.74×1021.则太阳每秒射出的可见光能量子个数N=N0·4πR2≈4.92×1044 .(2)地球接收太阳光的总功率为P地=P·πr2=1.4×3.14×(6.4×106)2 kW≈1.80×1014 kW.答案:(1)4.92×1044(2)1.80×1014 kW。

2025高考物理步步高同步练习必修3第十三章5能量量子化[学习目标] 1.了解热辐射和黑体的概念.2.初步了解微观世界的量子化特征，知道普朗克常量.3.了解原子的能级结构．一、热辐射1．概念：一切物体都在辐射电磁波，且这种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．二、能量子1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一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＝6.63×10－34 J·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，光的能量子称为光子．三、能级1．原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫能级．2．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差．3．原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，原子的发射光谱只有一些分立的亮线．判断下列说法的正误．(1)红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线．(×)(2)黑体一定是黑色的．(×)(3)热辐射只能产生于高温物体．(×)(4)当原子从能量较高的能态跃迁到能量较低的能态时，会放出任意能量的光子．(×)一、热辐射和黑体辐射1．黑体实际上是不存在的，只是一种理想情况．2．黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看成黑体的物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．3．黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关．4．一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同．热辐射特点吸收、反射的特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类、表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射例1(多选)下列叙述正确的是()A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波答案ACD解析根据热辐射定义知，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知，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、表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B错误，C正确；根据黑体定义知，D正确．例2(多选)关于对黑体的认识，下列说法正确的是()A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的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．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，这个空腔就成了一个黑体答案BD解析黑体能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射，这样的物体称为黑体，但不一定是黑色的，故A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，故C错误，B正确；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，最终不能从空腔射出，就相当于吸收了所有电磁波，因此空腔成了一个黑体，故D正确．二、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＝6.63×10－34 J·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．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子．频率为ν的光子的能量为ε＝hν.例3(多选)(2021·江苏南通中学期中)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答案ABD解析根据普朗克能量子假说，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的辐射、吸收要一份份地进行，故选A、B、D.例4(多选)(2021·西安一中月考)某光源放出波长为500～600 nm的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒钟发射的光子数可能是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)() A．2.0×1015B．3.0×1015C．2.6×1015D．1.5×1015答案BC解析每秒内该光源发光的能量E光源＝Pt＝1×10－3 J，而波长为λ的光子的能量为E光子＝hc，λ则每秒钟发射的光子数为n ＝E 光源E 光子＝E 光源λhc ，代入数值，得2.5×1015<n ≤3.0×1015，故选B 、C. 三、能级 1．能级原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级．原子具有确定能量的稳定状态，称为定态．能量最低的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态． 2．能级之间的跃迁处于低能级的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态，处于高能级的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子． 拓展延伸 ①能级越低，原子越稳定．②除受到高速运动的电子的撞击外，当吸收一定大小的光子的能量(等于跃迁前后的两能级之差)时，原子也能跃迁到高能级． 3．原子的发射光谱 (1)光谱特征如图所示是氦原子的光谱，原子的发射光谱只有一些分立的亮线．(2)光谱分立的原因原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差，因为原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的． 例5 (多选)下列说法正确的是( )A ．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化B ．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子C ．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差D ．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线 答案 CD解析 原子的能量是量子化的，原子从高能级向低能级跃迁时向外放出光子．光子的能量hν＝E 初－E 末，由于原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线，故C 、D 正确．针对训练(多选)关于原子的能级跃迁，下列说法正确的是()A．原子从低能级跃迁到高能级要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B．原子不能从低能级向高能级跃迁C．原子吸收光子后从低能级向高能级跃迁，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D．原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子，光子的能量都等于始、末两个能级的能量差的绝对值答案CD考点一热辐射和黑体辐射1．黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是()A．温度B．材料C．表面状况D．以上都正确答案A解析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，故选项A正确，B、C、D 错误．2．关于热辐射的认识，下列说法正确的是()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答案B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，A错误，B正确；选项C是黑体辐射的特性，C错误；除光源外，常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误．3．(多选)下列说法正确的是()A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高答案BC解析物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，A错误；铁块呈现黑色，是由于它的辐射强度的极大值对应的波长段在红外部分，甚至波长更长，说明它的温度不太高，当铁块的温度较高时铁块呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强，故B、C正确；太阳早、晚时分呈现红色，而中午时分呈现白色，是大气吸收与反射了部分光的原因，不能说明中午时分太阳温度最高，D错误．考点二能量子4．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．物体所受的重力C．物体的动能D．物体的长度答案A解析依据普朗克量子化观点，能量是不连续的，是一份一份地变化的，属于“不连续的，一份一份”的概念的是A选项，故A正确，B、C、D错误．5．下列有关光子的说法不正确的是()A．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子B．光子是具有质量、能量和体积的实物微粒C．光子的能量跟它的频率有关D．紫光光子的能量比红光光子的能量大答案B解析光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的能量，每一份叫作一个光子，A正确；光子没有静止质量，也没有具体的体积，B错误；根据E＝hν可知光子的能量与光子的频率有关，紫光的频率大于红光的频率，所以紫光光子的能量比红光光子的能量大，C、D正确．6．(多选)(2021·重庆一中期中)下列说法正确的是()A．微观粒子的能量变化是跳跃式的B．能量子与电磁波的频率成正比C ．红光的能量子比绿光的大D ．电磁波波长越长，其能量子越大 答案 AB解析 微观粒子的能量变化是跳跃式的，选项A 正确；由ε＝hν可知，能量子与电磁波的频率成正比，选项B 正确；红光的频率比绿光的小，由ε＝hν可知，红光的能量子比绿光的小，选项C 错误；电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小，选项D 错误．7．(2021·湖北武昌实验中学期中)某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P ，c 表示光速，h 为普朗克常量，则激光器每秒发射的光子数为( ) A.λP hc B.hP λc C.cPλh D ．λPhc 答案 A解析 每个光子的能量ε＝hν＝hcλ，激光器每秒发射的总能量为P ，则激光器每秒发射的光子数n ＝P ε＝λPhc .故选A.考点三 能级8．一个氢原子从较高能级跃迁到较低能级．该氢原子( ) A ．放出光子，能量增加 B ．放出光子，能量减少 C ．吸收光子，能量增加 D ．吸收光子，能量减少 答案 B解析 由原子的能级跃迁规律知，氢原子从高能级跃迁到低能级时，辐射一定频率的光子，氢原子能量减少，光子的能量由这两个能级的能量差决定．故选B.9．(多选)(2021·银川一中期中)下列关于氦原子光谱和能级的说法正确的是( ) A ．氦原子光谱中的亮线是由于氦原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的 B ．氦原子光谱不是连续的，是一些分立的亮线，说明了氦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 ABD10．(2021·海南中学期中)一盏电灯发光功率为100 W ，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长λ＝6.0×10－7 m ，光速c ＝3×108 m/s ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，在距电灯10 m 远处，以电灯为球心的球面上，1 m 2的面积每秒通过的光子数约为( ) A ．2×1017 个 B ．2×1016个 C ．2×1015 个 D ．2×1023个答案 A解析 功率为100 W 的电灯每秒产生光能E ＝100 J ，设电灯每秒发射的能量子数为n ，E ＝nhν＝nh cλ，在以电灯为球心的半径为10 m 的球面上，1 m 2的面积每秒通过的能量子数n ′＝Eλ4πR 2hc≈2.4×1017个．故选A. 11．(2021·天津市南开中学期中)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个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s ，光速为3.0×108 m/s ，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( ) A ．2.3×10－18W B ．3.8×10－19W C ．7.0×10－10W D ．1.2×10－18W答案 A解析 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到的最小功率P ＝E t，式中E ＝6ε，又因为ε＝hν＝h c λ，可解得P ＝6hc λt ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9×1W ≈2.3×10－18 W ．故选A.12．40瓦的白炽灯，有5%的能量转化为可见光．设所发射的可见光的平均波长为580 nm ，那么该白炽灯每秒辐射的光子数为多少？(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，光速c ＝3×108 m/s)答案 5.8×1018个解析 波长为λ的光子能量为ε＝hν＝h c λ①设白炽灯每秒辐射的光子数为n ，白炽灯的电功率为P ＝40 W ， 则n ＝ηP ε②式中η＝5%是白炽灯的发光效率． 联立①②式得n ＝ηPλhc代入题给数据得n ≈5.8×1018(个)本章知识网络构建模块综合试卷(满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．(2021·宿迁市高一期中)关于电场强度，下列认识正确的是( ) A ．若在电场中的P 点不放试探电荷，则P 点的电场强度为0B ．点电荷的电场强度公式E ＝k Qr 2表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离r 的二次方成反比C ．电场强度公式E ＝Fq 表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q 成反比，若q 减半，则该处的电场强度变为原来的2倍D ．匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同 答案 B解析 电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，A 错误；点电荷的电场强度公式E＝k Q表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与点电荷的电荷量成正比，与该点到场源电荷r2只是为研究电场的方便，采用比值法下距离r的二次方成反比，B正确；电场强度公式E＝Fq的定义，所以电场强度的大小与该点所放试探电荷的电荷量不成反比，C错误；由F＝qE可知，故D错误．2.某区域的电场线分布如图所示，M、N、P是电场中的三个点，则下列说法正确的是()A．P、N两点电场强度不等，但方向相同B．同一试探电荷在M点受到的静电力小于在N点受到的静电力C．同一试探电荷在P点的电势能一定小于在N点的电势能D．带正电的粒子仅在静电力作用下，一定沿电场线PN运动答案B3.(2021·南通一中期末)如图所示为某电场中x轴上电势φ随x变化的图像，一个带电粒子仅受静电力作用，在x＝0处由静止释放，沿x轴正方向运动，且以一定的速度通过x＝x2处，则下列说法正确的是()A．x1和x2处的电场强度均为零B．x1和x2之间的电场强度方向不变C．粒子从x＝0到x＝x2过程中，电势能先增大后减小D．粒子从x＝0到x＝x2过程中，加速度先减小后增大答案D解析φ－x图像的切线斜率越大，则电场强度越大，A项错误；由切线斜率的正负可知，x1和x2之间的电场强度方向先沿x轴负方向后沿x轴正方向，B项错误；粒子在x＝0处由静止沿x轴正方向运动，表明粒子运动方向与静电力方向同向，静电力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，C项错误；由图线的切线斜率可知，从x＝0到x＝x2过程中电场强度先减小后增大，因此粒子的加速度先减小后增大，D项正确．4．同一直线上依次有三个点电荷A 、B 、C ，所带电荷量分别为q 1、q 2、q 3，恰好都处于平衡状态，除彼此间相互作用的静电力外不受其他外力作用．已知A 、B 间的距离是B 、C 间的距离的2倍，下列情况不可能出现的是( )A ．A 、C 为正电荷，B 为负电荷B ．A 、C 为负电荷，B 为正电荷C ．q 1∶q 2∶q 3＝36∶4∶9D ．q 1∶q 2∶q 3＝9∶4∶36答案 D解析 三个点电荷在同一直线上处于平衡状态，则一定满足“两同夹异，近小远大”的关系，同一直线上位于两边的点电荷电性相同并与中间的点电荷电性相反，故A 、B 正确．判断电荷量大小关系时，距离中间点电荷远的点电荷的电荷量大于距离中间点电荷近的点电荷的电荷量，根据库仑定律，则有kq 1q 2r 122＝kq 1q 3r 132＝kq 2q 3r 232(其中r 12为A 、B 间的距离，r 13为A 、C 间的距离，r 23为B 、C 间的距离)．已知A 、B 间的距离是B 、C 间的距离的2倍，则q 1∶q 2∶q 3＝36∶4∶9，故C 正确，D 错误．5．(2021·赣州市期末)在如图所示的电路中，电压表、电流表均为理想电表，当闭合开关S 后，若将滑动变阻器的滑片P 向下移动，则下列说法不正确的是( )A ．电路再次稳定时，电源效率减小B ．灯L 2变暗，电流表的示数增大，电容器极板所带电荷量减少C ．灯L 1变亮，电压表的示数减小，电源输出功率减小D ．电源的内部消耗功率增大答案 C解析 由题可知，滑片P 向下移动，滑动变阻器的阻值R 减小，即电路中的总电阻R 总减小，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的总电流I 总增大，电路内电压U 内增大，路端电压U 外减小，电源的效率η＝P 出P 总×100%＝U 外I 总EI 总×100%＝U 外E ×100%，即电源效率减小，所以A 正确，但不符合题意；灯L 1的电流增大，所以L 1的电压U 1增大，又路端电压U 外减小，所以灯L 2和电容器两端的电压U 2都减小，所以灯L 2变暗，通过L 2的电流I 2也减小，又总电流增大，所以电流表的示数增大．电容器两端电压减小，由Q ＝CU 可得，电容器极板所带电荷量减小，所以B 正确，但不符合题意；由B 选项分析可知，灯L 1的电流增大，所以L 1变亮，电压表测的是电路的路端电压，所以电压表示数减小，电源的输出功率为P 出＝U 外I 总，路端电压U 外减小，总电流I 总增大，所以无法判断电源的输出功率变化，所以C 错误，符合题意；电源的内部消耗功率为P 内＝I 总2r ，由于总电流I 总增大，所以电源的内部消耗功率增大，所以D 正确，但不符合题意．6.如图所示，水平放置的平行板电容器上极板带正电，所带电荷量为Q ，板间距离为d ，上极板与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地．在两极板正中间P 点有一个静止的带电油滴，所带电荷量绝对值为q ，静电力常量为k ，下列说法正确的是( )A ．油滴带正电B ．油滴受到的静电力大小为4kQq d 2C ．若仅将上极板平移到图中虚线位置，则静电计指针张角减小D ．若仅将上极板平移到图中虚线位置，则油滴将加速向上运动答案 C解析 根据题意知，油滴所受静电力与重力平衡，电场强度方向竖直向下，故油滴带负电，A 错误；两极板间的电场为匀强电场，库仑定律不适用，B 错误；上极板下移，板间距d 减小，根据C ＝εr S 4k πd ，U ＝Q C ＝4k πdQ εr S ，则E ＝U d ＝4πkQ εr S，故电场强度E 不变，F ＝qE ，可知油滴所受静电力不变，油滴静止不动，根据U ＝Ed 可知两极板间电压变小，静电计指针张角减小，故C 正确，D 错误．7.如图所示，匀强电场的方向平行于O 、P 、Q 三点所在的平面，三点的连线构成一个直角三角形，∠P 是直角，∠O ＝30°，PQ ＝2 cm ，三点的电势分别是φO ＝5 V ，φP ＝11 V ，φQ ＝13 V ．下列叙述正确的是( )A ．电场的方向沿QO 方向，电场强度大小为2 V/mB ．OQ 连线中点的电势为6.5 VC ．电子在P 点的电势能比在Q 点低2 eVD ．沿O →P →Q 路径将电子从O 点移动到Q 点，静电力做的功为8 eV答案 D解析 QO 间的电势差为8 V ，将QO 分成8等份，每份的电势差为1 V ，如图所示，若A 点的电势为11 V ，则OA 的长度为3 cm.AQ 的长度为1 cm.根据几何关系可知，P A ⊥OQ ，故P A所在的直线为等势线，电场线沿QO 方向从Q 指向O .电场强度的大小为E ＝U d ＝8 V 4 cm＝2 V/cm ，故A 错误；根据匀强电场等差等势面的特点，OQ 连线的中点电势为φ＝φO ＋φQ 2＝5＋132V ＝9 V ，B 错误；将电子从P 移动到Q 点，静电力做功W PQ ＝－eU PQ ＝－e ×(－2 V)＝2 eV ，静电力做正功，电势能减小，故电子在P 点的电势能比在Q 点高2 eV ，故C 错误；静电力做功与路径无关，只与始、末位置有关，故W OPQ ＝W OQ ＝－e ×(－8 V)＝8 eV ，D 正确．8.(2021·大同一中月考)如图所示，直线OAC 为某一直流电源的总功率P 总随电流I 变化的图线，抛物线OBC 为同一直流电源内部热功率P r 随电流I 变化的图线，若A 、B 对应的横坐标为2 A ，那么线段AB 表示的功率及I ＝2 A 对应的外电阻是( )A ．2 W ，0.5 ΩB ．4 W ，2 ΩC ．2 W ，1 ΩD ．6 W ，2 Ω答案 A解析 因为电源的总功率P 总＝EI ，所以P －I 图线的斜率表示电动势的大小，可得电动势E＝3 V ．当电流I ＝3 A 时，内阻热功率P r ＝I 2r ＝9 W ，可得内阻r ＝1 Ω，当电流I ′＝E R ＋r＝2 A 时，可得外电阻R ＝0.5 Ω，线段AB 表示的功率即电源的输出功率，则P R ＝P 总－P r ＝2×3 W－22×1 W＝2 W，故选A.二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9.(2021·湖州二中期末)如图所示，空间两个区域存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ分别为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，则()A．当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量向外B．当运动到关于OO′对称的位置时穿过回路的磁通量为零C．在从dc边与MN重合的位置运动到回路完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量一直减少D．在从dc边与MN重合的位置运动到回路完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量先减少后增加答案BD解析正方形闭合回路运动到关于OO′对称的位置时，穿过回路的两个方向相反的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，故穿过回路的磁通量为零，选项A错误，B正确；正方形闭合回路在从dc边与MN重合的位置运动到完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量先减少后增加，选项C错误，D正确．10.(2021·江苏滨海中学期末)交警使用的某型号酒精测试仪工作原理如图所示，传感器电阻R 的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表．当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是()A．电压表的示数变大，电流表的示数变小B．电压表的示数变小，电流表的示数变大C．酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变答案BD解析由于传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，而酒驾驾驶员吹气时，酒精气体浓度变大，R变小，由闭合电路的欧姆定律可知I＝E，U＝E－I(R0＋r)，可知R＋r＋R0电流表示数变大，电压表示数变小，A错误，B正确；电源的输出功率与外电阻R外的关系图像如图所示，由图可知，当R外＝r时电源的输出功率最大，而酒精气体浓度增大导致R＋R0减小，若开始时R＋R0>r，则随着R减小，电源的输出功率增大，若开始时R＋R0<r，则随着R减小，电源的输出功率减小，C错误；把R0等效为电源内阻的一部分，则|ΔUΔI|＝r＋R0.故无论R怎么变，电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，D正确．11.(2021·宁德市高二期末)如图所示，光滑绝缘水平细杆上套有一个小球，其质量为m，带电荷量为＋q，O、a、b是细杆垂线上的三点，O在杆上且Oa＝Ob，在a、b两点分别固定一个电荷量为－Q的点电荷．小球从图示位置以初速度v0向右运动的过程中()A．速度一定先减小后增大B．加速度一定先增大后减小C．对细杆的作用力始终保持不变D．电势能先减小后增大答案CD解析在O左侧，小球受到的库仑力合力向右，在O右侧小球受到的库仑力合力向左，小球在向右运动的过程中，在O左侧做加速运动，在O右侧做减速运动，所以小球的速度先增大后减小，A错误；根据电场线的分布情况，电场强度可能先减小后增大，所以小球所受的静电力可能先减小后增大，则加速度可能先减小后增大，B错误；两个电荷量为－Q的点电荷对小球的库仑力在竖直方向的分力大小相等，方向相反，所以小球对细杆的作用力等于小球的重力，始终保持不变，C正确；在小球向右运动的过程中，静电力先做正功后做负功，所。

高中物理必修第三册课时同步检测—能量量子化（含解析）一、单选题1．下列说法正确的是()A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体看上去一定是黑的C．在黑体辐射的实验规律图中，一定温度下，黑体辐射强度有一个极大值D．在黑体辐射的实验规律图中，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动【答案】C【解析】A．一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况等因素有关，故A错误；B．黑体可以完全吸收电磁波而不发生反射，同时自身可以有较强的辐射，所以看上去不一定是黑的，故B错误；C．根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度有一个极大值，故C正确；D．根据黑体辐射实验规律可知，黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较小的方向移动，故D错误。

故选C。

2．某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图甲所示，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；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系。

下列说法正确的是()A．图甲中T1>T2B．图乙中T1<T2C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大D．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动【答案】D【解析】AC．由图甲可知，温度为T2的图线中速率大分子占据的比例较大，则说明其对应的平均动能较大，故T2对应的温度较高，T1＜T2；温度升高使得气体分子的平均速率增大，不一定每一个气体分子的速率都增大，故AC错误；BD．由图乙可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，则T1>T2，故B 错误，D正确。

故选D。

3．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知，下列说法错误．．的是()A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都减弱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．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动【答案】D【解析】黑体辐射的规律，随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

新人教版必修第三册课后作业第十三章能量量子化一、选择题1.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,与材料的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2.(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是()A.物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B.当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D.早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时分太阳温度最高3.(多选)以下宏观概念中,哪些是“量子化”的()A.物体的带电荷量B.物体的质量C.物体的动量D.学生的个数4.(多选)下列说法正确的是()A.微观粒子的能量变化是跳跃式的B.能量子与电磁波的频率成正比C.红光的能量子比绿光大D.电磁波波长越长,其能量子越大5.某激光器能发射波长为λ的激光,发射功率为P,c表示光速,h为普朗克常量,则激光器每秒发射的光量子数为()A.λPℎc B.ℎPλcC.cPλℎD.λPhc6.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个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉。

普朗克常量为6.63×10-34 J·s,光速为3.0×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A.2.3×10-18 WB.3.8×10-19 WC.7.0×10-10 WD.1.2×10-18 W7.(多选)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由于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二、非选择题8.某小灯泡功率P=1 W,设其发光向四周均匀辐射,平均波长λ=10-6 m,求在与小灯泡相距d=1.0×104 m处,每秒落在垂直于光线方向且面积为1 cm2的球面(以小灯泡为球心)上的光子数是多少?(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)9.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,则:(1)该电台每秒从天线发射多少个光子?(2)若发射的能量子四面八方视为均匀的,试求在离天线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。

高中物理必修三能量量子化同步练习含答案卷I（选择题）一、选择题（本题共计 10 小题，每题 3 分，共计30分，）1. 关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图中正确的是A. B.C. D.2. 氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.63eV∼3.10eV的光为可见光，要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（）A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV3. 红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（）A.红光B.橙光C.黄光D.绿光4. 电荷之间的引力会产生势能。

取两电荷相距无穷远时的引力势能为零，一个类氢原，式中k为静电力常子核带电荷为+q，核外电子带电量大小为e，其引力势能E=−kqer量，r为电子绕原子核圆周运动的半径（此处我们认为核外只有一个电子做圆周运动）。

根据玻尔理论，原子向外辐射光子后，电子的轨道半径从r1减小到r2，普朗克常量为ℎ，原子释放的光子的频率v为（）A.v=kqeℎ(1r2−1r1) B.v=kqe2ℎ(1r2−1r1)C.v=kqe3ℎ(1r1−1r2) D.v=kqe3ℎ(1r2−1r1)5. 太阳辐射到地球表面的功率约为1400W/m2．其中包含了各种波长的红外线、可见光、紫外线等，以可见光部分最强。

作为一种简化，我们认为太阳光全部是平均波长600nm(1nm＝10−9m)的黄绿光，每秒至少有5个这样的光子进入人眼才能引起视觉，人眼睛的瞳孔约为10mm2，则人眼能看到最远的与太阳相同的恒星与地球距离为多少倍的日地距离：（已知普朗克常数ℎ＝6.63x10−34J⋅s）（）A.9x104B.9x107C.9 x1010D.9x10146. 下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是（）A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波7. 氢原子吸收光子，核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程，下列说法正确的是（）A.电子的动能增大，原子的电势能增大B.电子的动能减小，原子的电势能减小C.电子的动能增大，原子的电势能减小D.电子的动能减小，原子的电势能增大8. 一群处于基态的氢原子受某种单色光照射时，只能发射甲、乙、丙三种单色光，其中甲光的波长最短，丙光的波长最长，则甲、丙这两种单色光的光子能量之比E甲:E丙等于（）A.3:2B.6:1C.32:5D.9:49. 原子的能级示意图如图所示，则下列说法正确的是（）A. 氢原子的能级越低，电子离氢原子核越远B. 氢原子的量子数π越大，氢原子的能量越大，电子的电势能越大，电子的动能越大C. 用能量为10.6eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，氢原子的核外电子能从n=1的能级跃迁到n=2的能级D. 核外电子从低能级跃迁到高能级时，电子动能的减少量小于电子电势能的增加量10. 下列说法正确的是（）A.光的波动性是光子之间相互作用的结果B.玻尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C.光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量D.α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大二、多选题（本题共计 5 小题，每题 3 分，共计15分，）11. 如图画出了四种温度下黑体热辐射的强度与被辐射强度长的关系。

《5. 能量量子化》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于能量量子化的描述中，正确的是（）。

A. 能量量子化指的是能量只能连续变化B. 能量量子化指的是能量只能以特定数值的整数倍变化C. 能量量子化指的是能量以连续的任意值变化D. 能量量子化与能量变化无关2、在黑体辐射实验中，爱因斯坦提出，辐射的能量是量子化的，具体表达为E = h ν，这里E表示能量，ν表示频率，h是普朗克常数。

判断下列说法正确的是（）。

A. 这个公式表明能量和频率成反比B. 这个公式表明能量和频率成正比C. 这个公式说明了能量与频率间没有关系D. 这个公式是能量量子化的具体数学描述3、电子在原子的某一量子轨道上运动时，下列哪个选项描述了它的能量状态？（）A、能量大小仅与电子的运动速度有关B、能量大小仅与电子的质量有关C、能量大小与电子的量子数有关D、能量大小与电子的角动量有关4、一个氢原子电子从n=2的轨道跃迁到n=1的轨道时，下列哪个选项描述了电子跃迁后能量的变化？（）A、能量增加B、能量减少C、能量不变D、能量无法确定5、根据能量量子化的概念，下列说法正确的是：A、一个原子在吸收能量时，能量可以连续变化。

B、一个原子在吸收能量时，能量只能以某一特定值吸收。

C、能量量子化说明能量在微观世界中是连续的。

D、能量量子化说明能量在微观世界中是随意的。

6、下列关于能量量子化的说法，错误的是：A、能量量子化是量子力学的基本概念之一。

B、能量量子化表明能量在微观世界中是量子化的，而不是连续的。

C、能量量子化是自然界中普遍存在的现象。

D、能量量子化说明原子内部的电子运动是随机的。

7、关于量子化能量的概念，下列叙述正确的是（）A. 能量可以连续变化，不存在量子化现象B. 只有电子和其他微观粒子的能量是量子化的，宏观物体的能量不是量子化的C. 任何物体的能量都是量子化的，这是一条普适原理D. 量子化能量的现象仅在极端低温条件下才能观察到二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于能量量子化的概念，以下说法正确的是（）A. 一个原子中的电子只能处于特定的能级上B. 电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或释放特定数量的能量C. 能量量子化的发现证明了经典物理学的局限性D. 量子力学和经典物理在某些条件下是兼容的2、以下哪些现象可以归结为能量量子化的表现（）A. 氢原子光谱的线状结构B. 能量吸收或发射过程中能量以光子的形式存在C. 超导现象D. 拉曼散射3、下列关于能量量子化的说法正确的是（）A、能量量子化是量子力学的基本假设之一，揭示了微观粒子的能量状态具有离散性。