高中物理-能量量子化课后练习

高中物理-能量量子化课后练习

基础巩固

1．以下宏观概念,哪一些是“量子化”的( )

A．木棒的长度B．物体的质量

C．物体的动量D．学生的个数

2．关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有( )

A．随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加

B．随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

C．黑体热辐射的强度与波长无关

D．黑体辐射无任何实验

3．以下关于辐射强度与波长的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

4．人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 nm处,它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？

5．医生用红外热像仪监测人的体温,只要被测者从仪器前走过,便可知他的体温是多少,你知道其中的道理吗？

能力提升

6．一盏电灯发光功率为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,在距电灯10 m远处,以电灯为球心的球面上,1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为( )

A．2×1017B．2×1016C．2×1015D．2×1023

7．能引起人的视觉效应的最小能量为10－18J,已知可见光的平均波长约为0.6 μm,普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。若要引起人的视觉效应,则进入人眼的光子数至少为( ) A．1个B．3个C．30个D．300个

8．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6.626×10－34J·s,光速为3.0×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所收到的最小功率是________。

9．二氧化碳能很好吸收红外长波辐射,这种长波辐射的波长范围约是 1.43×10－3～1.6×10－3m,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,从微观上看就是空气中分子的____________________________________。

(已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s,真空中的光速c＝3.0×108m/s,结果取两位有效数字)

10．一光源的功率P＝40 W,发光效率η＝6%,发出频率为ν＝6×1014Hz的可见光。已知普朗克常量h＝6.626×10－34J·s。求：

(1)光源每秒发出的能量子数；

(2)若每秒有10个能量子进入瞳孔就能引起视觉,瞳孔的直径d＝5 mm,则能看到光源的最大距离是多少？

参考答案

1. 答案：D 点拨：所谓“量子化”就是不连续的,一份一份的。故选项D 正确。

2. 答案：AB 点拨：黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加,同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

3. 答案：BC 点拨：由辐射强度随波长变化关系图知：随着温度的升高,各种波长的波的辐射强度都增加。而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波。故B 、C 项正确。

4. 答案：红外辐射 2.12×10－22 J

点拨：可见光的波长的大致范围是400～700 nm,即红光波长约为700 nm,因此人体是对应红外辐射。其对应的能量子

E ＝hν＝348

66.6310 3.01094010c

h λ--⨯⨯⨯=⨯ J ＝2.12×10－22 J 。 5．答案：点拨：人体发出的红外线,随着温度的升高,红外线的波长减小,频率增加,红外线辐射强度增加,因此可以用监测仪器测量人体的温度。

6. 答案：A 点拨：光是电磁波,辐射能量也是一份一份进行的,100 W 灯泡每秒产生光能E ＝100 J,设灯泡每秒发出的光子数为n ,E ＝nhν＝c nh

λ,在以电灯为球心的球面上,1 m 2的面积每秒通过的光子(能量子)数n ′＝2

4n r π n ′＝24E r hc

λπ＝72348100 6.0104 3.1410 6.6310310--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝2.4×1017(个) 7. 答案：B 点拨：可见光的平均频率ν＝c λ

,能量子的平均能量为ε＝hν,引起视觉效应时E ＝nε,联立可得n ＝3,B 正确。 8. 答案：2.3×10－18 W 点拨：根据光速公式c ＝λν,能量子公式ε＝hν及能量关系Pt ＝Nε,得P ＝

Nhc t λ＝348

76 6.626103105.3101

--⨯⨯⨯⨯⨯⨯ W≈2.3×10－18 W 。 9. 答案：1.2×10－22～1.4×10

－22 J 无规则运动(或热运动)更剧烈或无规则运动(或热运动)的平均动能增大

点拨：由c ＝λν,得ν＝c λ

,代入数据得频率范围为1.88×1011～2.1×1011Hz, 又由ε＝hν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22 J 。

由分子动理论可知,温度升高,物体分子无规则运动更剧烈,因此分子平均动能增大。

10. 答案：(1)6.04×1018个 (2)9.7×105 m

点拨：(1)光源每秒发出光的能量E ＝Pηt ,由

E ＝Nε及ε＝hν得Pηt ＝Nhν,

则N ＝3414406%16.62610610

P t hv η-⨯⨯=⨯⨯⨯个≈6.04×1018个。 (2)设能看到光源的最大距离为R ,光源向周围均匀辐射,每秒内通过距光源R 处单位面

积的光子数为24N R π,每秒内通过瞳孔的光子数n ＝22224416N Nd d R R ππ⋅=,故R

≈9.7×105 m 。