1、17第十七章波粒二象性1能量量子化基础巩固1.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除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关C.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解析:黑体自身辐射电磁波,不一定是黑的,选项A错误。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,选项B错误,选项C正确。小孔只吸收电磁波,不反射电磁波,因此小孔成了一个黑体,而不
2、是空腔,选项D错误。答案:C2.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.牛顿提出的能量微粒说解析: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较满意的解释,故选项B正确。答案:B3.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.绿光解析:在红、橙、黄、绿四种颜色的光中,红光的波长最长而频率最小,由光子的能量=h可知红光光子能量最小。答案:A4.已知某种单色光的波长为,
3、在真空中光速为c,普朗克常量为h,则电磁波辐射的能量子的值为()A.hcB.hC.chD.以上均不正确解析:由波速公式v=可得=c由光的能量子公式=h=hc故选项A正确。答案:A5.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是()解析:随着温度的升高,辐射强度增加,辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动,选项A正确。答案:A6.(2017上海卷)光子的能量与其()A.频率成正比B.波长成正比C.速度成正比D.速度的二次方成正比解析:由E=h、c=得E=h=hc,可见光子的能量与其频率成正比,与其波长成反比,A正确,B错误;任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的,
4、故C、D错误。答案:A7.某激光器能发射波长为的激光,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能量子数为()A.Phc B.hPc C.cPh D.Phc解析:每个能量子=h=hc,每秒发射的总能量为P,则n=P=Phc。答案:A8.已知功率为100 W灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量。假定所发出的可见光的波长都是560 nm,计算灯泡每秒内发出的光子数。光速c=3.0108 m/s,普朗克常量h=6.6310-34 Js。答案:1.41019个能力提升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
5、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解析:根据热辐射的定义知,选项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,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体的温度有关,故选项B错误,选项C正确;根据黑体的定义知选项D正确。答案:ACD2.(多选)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:根据普朗克提出的理论知选项A、B、D正确,即能量是不连续的,而是量子化的,选
6、项C错误。答案:ABD3.(多选)黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知 ()A.随温度的升高,各种波长的辐射强度都增加B.随温度的降低,各种波长的辐射强度都增加C.随温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度的降低,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动解析: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。答案:AC4.一束红光从空气射入玻璃,则这束红光的能量子将()A.变小B.变大C.不变D.不能确定解析:能量子为=h,光从空气射入玻璃后频率并不改变,因此选项C正确。答案:C5.在自
7、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与辐射源的热力学温度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=2.9010-3 mK(273+37)K=9.410-6 m。答案:B6.神光装置是我国自行研制的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为 2 400 J、波长为0.35
8、m的紫外激光。已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,则该紫外激光所含光子数为多少个?(取两位有效数字)解析:每个光子的能量=h=hc,故所含的光子数为n=E=Ehc=2 4000.3510-66.6310-3431084.21021。答案:4.21021个7.太阳光垂直射到地面上时,地面上1 m2接收太阳光的功率为1.4 kW,其中可见光部分约占45%。(1)假设认为可见光的波长约为0.55 m,日地间距离 R=1.51011 m。普朗克常量h=6.6310-34 Js,估算太阳每秒射出的可见光能量子数有多少个;(2)若已知地球的半径为6.4106 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数为n,则有Pt45%=nhc,则n=Pt45%hc=0.450.5510-61.410316.6310-343108=1.741021 则太阳每秒射出的可见光能量子数N=n4R2=1.74102143.14(1.51011)2 =4.91044 。(2)地球接收阳光的总功率为P地=Pr2=1.43.14(6.4106)2 kW=1.81014 kW。答案:(1)4.91044个(2)1.81014 kW
