高中物理能量量子化 测试题及答案解析

能量量子化

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，故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，故B错、C对；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误。

答案：C

2．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

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；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D 错误。

答案：B

3．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ε

B．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

解析：根据普朗克能量子假说知，A错误，B、C正确；普朗克能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，D错误。

答案：B、C

4．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ε＝hν可知红光光子能量最小。

答案：A

5．某种光的光子能量为E，这种光在某一种介质中传播时的波长为λ，则这种介质的折射率为( )

A.λE h

B.λE ch

C.ch λE

D.h λE

解析：这种光的频率为ν＝E h ，则这种光在介质中的传播速度为v ＝νλ＝λE h

。 所以这种光在这种介质中的折射率为n ＝c v ＝

ch λE ，

即C 选项正确。

答案：C 6．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 表示普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为( )

A.Pc

h λ

B.hc λ

C.λP hc

D.λc hP

解析：每个激光光子的能量为ε＝h c λ

，则激光器的发射功率为P ＝n ε。其中n 为激光器每秒钟发射的能量子数，所以n ＝λP hc

，即C 选项正确。 答案：C

7．红光和紫光相比( )

A ．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大

B ．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大

C ．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小

D ．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小

解析：此题只需比较红光和紫光的区别就行了，红光与紫光相比，红光波长较长、频率较低、光子能量较低、在同种介质中传播速度较快，正确答案为B 。

答案：B

8．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是

( )

A ．微波是指波长在10－3 m 到10 m 之间的电磁波

B ．微波和声波一样都只能在介质中传播

C ．黑体的热辐射实际上是电磁辐射

D ．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

解析：微波是一种电磁波，传播不需要介质，B 错误；由于分子和原子的热运动引起一

切物体不断向外辐射电磁波，又叫热辐射，C 正确。

答案：A 、C 、D

9．在自然界生态系统中，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。假设老鼠的体温约为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm 。根据热辐射理论，λm 与辐射源的绝对温度T 的关系近似为T λm ＝2.90×10－3 m ·K 。

(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为( )

A ．7.8×10－5 m

B ．9.4×10－6 m

C ．1.16×10－4 m

D ．9.7×10－8 m

(2)老鼠发出的最强的热辐射属于( )

A ．可见光波段

B ．紫外波段

C ．红外波段

D ．X 射线波段

解析：(1)老鼠的体温T ＝(273＋37) K ＝310 K

由题设条件λm 与T 的近似关系式：λm T ＝2.90×10－3 m ·K

得λm ＝2.90×10－3T ＝2.90×10－3310

m ≈9.4×10－6 m ，B 正确。 (2)可见光的波长范围4.0×10－7～7.0×10－7 m ，λm 大于此范围，所以属于红外线，C 正确。也可根据老鼠的体温不高不能辐射可见光进行判断。

答案：(1)B (2)C

10．二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约是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，从微观上看就是空气中分子的________。(已知普朗克常量h ＝6.6×10－34 J ·s ，真空中的光速c ＝3.0×108 m/s 。结果取两位数字)

解析：由c ＝λν得ν＝c λ

。 则求得频率范围为2.1×1011—1.9×1011Hz 。

又由E ＝h ν得能量范围为1.4×10－22—1.3×10－22 J 。

温度越高分子无规则运动更剧烈，无规则热运动的平均动能也越大。

答案：2.1×1011Hz —1.9×1011Hz 1.4×10－22 J —1.3×10－22 J 平均动能增大

11．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多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为0.35 μm 的紫外激光，已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s ，则该紫外激光所含光子数为多少个？(取两位有效数字)。

解析：每个激光光子的能量为ε＝h c λ，该紫外激光中所含光子数为