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2019-2020年高中物理 第17章 第1節(jié) 能量量子化練習(xí) 新人教版選修3-5 1．黑體與黑體輻射． (1)熱輻射：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫作熱輻射．物體的溫度升高，熱輻射中較短波長(zhǎng)的成分越來(lái)越強(qiáng)． (2)黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體． (3)黑體輻射：一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)． 2．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系)． 黑體輻射實(shí)驗(yàn)中，隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)． 3．能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)． (1)能量量子化：宏觀物體的能量是連續(xù)的；而普朗克認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的，或說(shuō)微觀粒子的能量是分立的，即帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍． (2)能量子：不可再分的最小能量值ε叫作能量子，且ε＝hν．式中的ν是電磁波的頻率，h叫作普朗克常量，其值為h＝ 1．關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是(C) A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的 B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān) C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無(wú)關(guān) D．如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體 解析：黑體自身輻射電磁波，不一定是黑的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；小孔只吸收電磁波，不反射電磁波，因此是小孔成了一個(gè)黑體，而不是空腔，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2．(多選)下列敘述正確的是(ACD) A．一切物體都在輻射電磁波 B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān) C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān) D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波 解析：根據(jù)熱輻射定義知A對(duì)；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射只與黑體溫度有關(guān)，B錯(cuò)、C對(duì)；根據(jù)黑體定義知D對(duì)． 3．能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是(B) A．能量的連續(xù)經(jīng)典理論 B．普朗克提出的能量量子化理論 C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋 D．牛頓提出的能量微粒說(shuō) 解析：根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋，故B正確． 4．(多選)下述說(shuō)法正確的是(AB) A．微觀粒子的能量變化是跳躍式的 B．能量子與電磁波的頻率成正比 C．紅光的能量子比綠光大 D．電磁波波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其能量子越大 5．(多選)對(duì)一束太陽(yáng)光進(jìn)行分析，下列說(shuō)法正確的是(AC) A．太陽(yáng)光是由各種單色光組成的復(fù)合光 B．組成太陽(yáng)光的各單色光中，能量最強(qiáng)的光為紅光 C．組成太陽(yáng)光的各單色光中，能量最強(qiáng)的光為紫光 D．組成太陽(yáng)光的各單色光的能量都相同 解析：由公式ε＝hν可以知道，光的頻率越大能量越強(qiáng)．組成太陽(yáng)光的各單色光中，紫光的頻率最大，故其能量最強(qiáng)． 6．某紅光的波長(zhǎng)為6.35 m，求其能量子的值． 解析：根據(jù)公式ν＝和ε＝hν，可求得能量子的值． 7．下列敘述錯(cuò)誤的是(B) A．一切物體都在輻射電磁波 B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān) C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān) D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波 解析：一般物體輻射僅與溫度有關(guān)，而黑體輻射除與溫度有關(guān)外，還與頻率及波長(zhǎng)有關(guān)． 8．我們周圍的一切物體都在向外輻射電磁波、這種輻射與物體的溫度有關(guān)，物理學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究黑體的輻射，得到了如圖所示的輻射強(qiáng)度——波長(zhǎng)的關(guān)系圖象，你通過(guò)分析該圖得到的正確結(jié)論是：________________________________________________________________________. 解析：黑體的輻射是指由理想放射物放射出來(lái)的輻射，在特定溫度及特定波長(zhǎng)放射最大量的輻射．同時(shí)，黑體是可以吸收所有入射輻射的物體，不會(huì)反射任何輻射，故黑體是絕對(duì)黑色的．由圖象可知，當(dāng)波長(zhǎng)變短，頻率增大，而溫度升高時(shí)，黑體的輻射就增強(qiáng)． 答案：溫度升高，黑體的輻射增強(qiáng)，波長(zhǎng)變短，頻率增大． 9．下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中，符合黑體輻射規(guī)律的是(A) 解析：黑體輻射以電磁輻射的形式向外輻射能量，溫度越高，輻射越強(qiáng)越大，故B、D錯(cuò)誤．黑體輻射的波長(zhǎng)分布情況也隨溫度而變，如溫度較低時(shí)，主要以不可見(jiàn)的紅外光進(jìn)行輻射，在500 ℃以至更高的溫度時(shí)，則順次發(fā)射可見(jiàn)光以至紫外輻射．即溫度越高，輻射的電磁波的波長(zhǎng)越短，故C錯(cuò)誤A正確． 10．(多選)某光源放出波長(zhǎng)在500～600 nm之間的各種光子，若已知該光源的發(fā)光功率為1 mW，則它每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)可能是(BC) A．2.0　　　　　B．3.0 C．2.6 D．1.5 解析：每秒發(fā)出的光子數(shù)與發(fā)光功率和波長(zhǎng)之間的關(guān)系為n＝，故光子數(shù)的范圍在個(gè)之間． 11．二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長(zhǎng)波輻射，這種長(zhǎng)波輻射的波長(zhǎng)范圍約是1.410－5～1.610－5 m，相應(yīng)的頻率范圍是__________________，相應(yīng)的光子能量范圍是________________．“溫室效應(yīng)”使大氣全年的平均溫度升高，空氣溫度升高，從微觀上看就是空氣中分子的__________________．(已知普朗克常量h＝6.6310－34 Js，真空中的光速c＝3.0108 ms－1.結(jié)果取兩位有效數(shù)字．) 解析：本題給出了波長(zhǎng)范圍，運(yùn)用ν＝公式代入計(jì)算，得到頻率范圍為1.9～2.1 Hz，再由ε＝hν代入計(jì)算得到光子能量范圍為1.3～1.4 J，溫度在微觀上是反映物質(zhì)分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，因此空氣溫度升高，從微觀上看就是空氣分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng))加?。? 答案：2.1～1.9 Hz(寫(xiě)成1.9～2.1 Hz也可) 1．4～1.3J(寫(xiě)成1.3～1.4 J或?qū)?.3寫(xiě)成1.2也可) 無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng))加劇或無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng))平均動(dòng)能更大 12．對(duì)應(yīng)于3.4 J的能量子，其電磁輻射的頻率和波長(zhǎng)各是多少？ 解析：根據(jù)公式ε＝hν和ν＝得： 答案：