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13.5能量量子化同步练习
梳理基础知识：
一、黑体辐射及实验规律
1．热辐射
(1)定义：周围的一切物体都在辐射 ，这种辐射与物体的 有关，所以叫热辐射．
(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体 的不同而有所不同．
2．黑体、黑体辐射的实验规律
(1)黑体：能够 入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．
(2)黑体辐射的实验规律：
①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与 有关，还与材料的 及表面状况有关．
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有 ，另一方面，辐射强度的极大值向波长较 的方向移动，如图．
二、能量子
1.定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的 ，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．
2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)．
三、能级
1．概念
2．基态
3．激发态
4．能级跃迁
5．量子力学的建立
A组基础训练题
一、单选题
1．量子化的观点最早是由谁提出来的（　　）
A．爱因斯坦 B．密立根
C．普朗克 D．卢瑟福
2．下列四幅教材中的图片场景，其中用到了理想化模型思想的是（ ）
A．甲图示意形状规则的均匀物体的重心
B．乙图示意把带小孔的空腔看成黑体
C．丙图示意模拟气体压强产生的机理
D．丁图示意用卡文迪许扭秤测量引力常量
3．以下关于光子的说法正确的是（　　）
A．光子的能量跟它的频率无关
B．紫光光子的能量比红光光子的能量小
C．光子是具有质量、能量和体积的实物微粒
D．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子
4．下列说法正确的是（　　）
A．微观世界的某些极少数带电微粒的能量变化可以是连续的
B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，电场周围存在磁场，磁场周围存在电场
C．黑体只是从外界吸收能量，并不向外界辐射能量
D．物体辐射红外线的强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强，且较短波长的辐射强度大
5．光子的发射和吸收过程是（　　）
A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，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跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级
D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量可大于始、末两个能级的能量差值
6．如图所示为黑体辐射的规律，由此图象得到下列结论正确的是（　　）
A．随着温度的降低，各种波长的辐射强度都增大
B．随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．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
D．黑体热辐射的强度与波长无关
7．下列说法正确的是（　　）
A．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
B．只有温度高的物体才会有热辐射
C．电磁波是一种物质，不能在真空中传播
D．一个物体所具有的能量是非量子化的，可以是一个任意值
二、多选题
8．下列说法正确的是（　　）
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．黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
9．下列说法中正确的是（　　）
A．原子处于能级最低的状态时，最稳定
B．原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子
C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征
D．原子能吸收任意能量值的光子向高能级跃迁
10．下列说法不正确的是（　　）
A．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关
B．医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在真空中传播并能发生干涉、衍射
C．麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并通过实验证实了电磁波的存在
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
11．2021年7月4日，我们在电视中看到航天员汤洪波走出离地面高约的中国空间站，标志着我国空间站航天员首次出舱活动取得圆满成功．航天员出舱的画面是通过电磁波传输到地面接收站的，下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．电磁波波长越长，其能量子越小
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C．汤洪波出舱活动的画面从空间站传到地面接收站最少需要约
D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论
三、解答题
12．某装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量，光速，则该紫外激光所含光子数为多少个？（结果保留2位有效数字）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
B能力提升训练题
一、单选题
1．下列四幅教材中的图片场景，其中用到了理想化模型思想的是（ ）
A．甲图示意形状规则的均匀物体的重心
B．乙图示意把带小孔的空腔看成黑体
C．丙图示意模拟气体压强产生的机理
D．丁图示意用卡文迪许扭秤测量引力常量
2．量子化的观点最早是由谁提出来的（　　）
A．爱因斯坦 B．密立根
C．普朗克 D．卢瑟福
3．在能量量子化研究的历程中，以下说法中正确的是（　　）
A．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波
B．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关
C．类似于能量的量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的
D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并用实验捕捉到了电磁波
4．光子的发射和吸收过程是（　　）
A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，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跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级
D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量可大于始、末两个能级的能量差值
5．如图是物理兴趣小组的同学在某资料上发现的一幅物理图像，该图像未标明坐标轴代表的物理量。于是同学们对该图像进行了讨论，正确的意见是（　　）

A．该图像可能是某种气体在不同温度时的分子速率分布图像，且图线Ⅱ对应的温度较高
B．该图像可能是黑体在不同温度时的辐射强度随波长变化的图像，且图线Ⅰ对应的温度较高
C．该图像可能是某振动系统在不同驱动力作用下受迫振动的振幅随频率变化的图像，且图线Ⅱ对应的驱动力频率较大
D．该图像可能是不同电源的输出功率随负载电阻变化的图像。且图线Ⅰ对应的电源内阻较大
6．如图所示，用一束太阳光去照射横截面为三角形的玻璃砖，在光屏上能观察到一条彩色光带。下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对b光的折射率大
B．c光子比b光子的能量大
C．此现象是因为光在玻璃砖中发生全反射形成的
D．减小a光的入射角度，各种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是b光
7．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吸收光子，且吸收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，所以原子的光谱只有一些分立的亮线
8．某气体在、两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了、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>，图乙中> B．图甲中<，图乙中<
C．图甲中<，图乙中> D．图甲中>，图乙中<
二、多选题
9．关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是（　　）
A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的
B．认为能量值是连续的
C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的
D．认为微观粒子的能量是分立的
10．下列说法不正确的是（　　）
A．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关
B．医院里“γ手术刀”和B超“超声波”都能在真空中传播并能发生干涉、衍射
C．麦克斯韦认为电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场，并通过实验证实了电磁波的存在
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
11．有关量子理论及相关现象，下列说法中正确的是（　　）
A．能量量子化的观点是普朗克首先提出的
B．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比
C．一群处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出6种频率的光子
D．射线、射线、射线都是波长极短的电磁波
三、解答题
12．某装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光，已知普朗克常量，光速，则该紫外激光所含光子数为多少个？（结果保留2位有效数字）
梳理基础知识答案：
一、黑体辐射及实验规律
1．热辐射
(1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．
(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同．
2．黑体、黑体辐射的实验规律
(1)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的物体．
(2)黑体辐射的实验规律：
①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除了与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关．
②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．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，如图．
二、能量子
1.定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．
2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)．
三、能级
1．概念
2．基态
3．激发态
4．能级跃迁
5．量子力学的建立
A组基础训练题答案
1．C
【详解】普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，说明微观粒子的能量不是连续的，只能取分立值，即能量是量子化的，因此量子化的观点最早是由普朗克提出来的，ABD错误，C正确。
故选C。
2．B
【详解】A．甲图是等效替代思想，A错误；
B．把带小孔的空腔看成黑体是理想化物理模型，B正确；
C．丙图为模拟气体压强产生机理实验图。实验说明了气体压强是由气体分子对器壁频繁碰撞产生的，C错误；
D．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，将两个球体之间由于万有引力的吸引而移动的距离通过石英丝的扭转角度“放大”展现，应用了微小形变放大法，D错误。
故选B。
3．D
【详解】A．根据
可知光子的能量与光子的频率成正比，选项A错误；
B．在可见光范围内，紫光的频率最大，红光的频率最小，根据
可知紫光光子的能量比红光光子的能量大，选项B错误；
C．光子具有能量，但没有静止质量，也没有具体的体积，它不是实物粒子，选项C错误；
D．光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的能量，每一份叫做一个光子，选项D正确。
故选D。
4．D
【详解】A．微观粒子的能量变化是跳跃的，不连续的，故A错误；
B．在变化的电场周围才存在磁场，周期性变化的电场（非均匀变化的）会产生同频率周期性变化的磁场，均匀变化的磁场周围存在着稳定的电场；恒定的磁场不会产生电场，恒定的电场不会产生磁场，故B错误；
C．黑体也向外界辐射电磁波，即辐射能量，且向外界辐射电磁波的强度按波长的分布与温度有关，故C错误；
D．物体辐射红外线的强度以及按波长的分布情况与温度有关，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，因此热辐射中较短波长的成分越来越多，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】AB．原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差。故AB错误；
C．原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，从高能级自发地向低能级跃迁要放出光子。故C正确；
D．不管是吸收光子还是辐射光子，光子的能量总等于两能级之差。故D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．由图像可知，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都减小，A错误；
B．随着温度的降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，B错误；
CD．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，与其他因素无关，C正确，D错误。
故选C。
7．A
【详解】A．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，A正确；
B．任何物体都会有热辐射，B错误；
C．电磁波是一种物质，能在真空中传播，C错误；
D．一个物体所具有的能量是量子化的，是一个非连续值，D错误；
故选A。
8．ACD
【详解】A．根据热辐射定义可知，一切物体都在辐射电磁波，A正确；
B．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，B错误；
CD．普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，CD正确。
故选ACD。
9．ABC
【详解】A．原子在不同的状态中具有不同的能量，能量最低的状态最稳定，A正确；
B．原子由高能级向低能级跃迁时，能量减小，放出光子，B正确；
C．能量量子化成功解释了原子光谱的分立特征，C正确；
D．原子只能吸收等于能级差的光子向高能级跃迁，D错误。
故选ABC。
10．BCD
【详解】A．根据热辐射的定义可知，一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射，故A正确，不符合题意；
B．医院里“γ手术刀”是一种γ射线，可以在真空中传播；超声波是一种纵波，超声波的传播需要介质，在真空中不能传播；它们在满足一定条件下均能发生干涉、衍射，故B错误，符合题意；
C．麦克斯韦建立了电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；并预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实电磁波存在，故C错误，符合题意；
D．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，与材料的种类及其表面状况无关，故D错误，符合题意。
故选BCD。
11．AD
【详解】A．电磁波的能量子为
则电磁波波长越长，其能量子越小，A正确；
B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的磁场或电场，其周围不能产生电磁波，B错误；
C．电磁波在真空中或空气中传播的速度，空间站到地球表面的距离，电磁波从空间站传播到地面的时间为
C错误；
D．麦克斯韦预言了电磁场理论，1886年，赫兹通过实验捕捉到电磁波，从而证实了麦克斯韦的电磁场理论，D正确；
故选AD。
12．
【详解】每个激光光子的能量为
该紫外激光中所含光子数为
代入数据可得
B能力提升训练题答案
1．B
【详解】A．甲图是等效替代思想，A错误；
B．把带小孔的空腔看成黑体是理想化物理模型，B正确；
C．丙图为模拟气体压强产生机理实验图。实验说明了气体压强是由气体分子对器壁频繁碰撞产生的，C错误；
D．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，将两个球体之间由于万有引力的吸引而移动的距离通过石英丝的扭转角度“放大”展现，应用了微小形变放大法，D错误。
故选B。
2．C
【详解】普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，说明微观粒子的能量不是连续的，只能取分立值，即能量是量子化的，因此量子化的观点最早是由普朗克提出来的，ABD错误，C正确。
故选C。
3．C
【详解】A．黑体不反射电磁波，但会向外辐射电磁波，即黑体辐射，故A错误；
B．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故B错误；
C．类似于能量的量子化，任何物体的带电量也是“量子化”的，即只能是元电荷的整数倍，故C正确；
D．麦克斯韦建立了电磁场理论，赫兹用实验捕捉到了电磁波，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】AB．原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差。故AB错误；
C．原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，从高能级自发地向低能级跃迁要放出光子。故C正确；
D．不管是吸收光子还是辐射光子，光子的能量总等于两能级之差。故D错误。
故选C。
5．A
【详解】A．如图所示的可能是某种气体在不同温度时的分子速率分布图像，且图线Ⅱ对应的温度较高，故A正确；
B．温度升高时，黑体辐射各种波长的辐射强度都增加，不同温度对应的曲线不相交，B错误；
C．同一振动系统在不同驱动力作用下的共振曲线峰值对应的频率相同，且不会经过坐标原点，故C错误；
D．当负载电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，如果图像是不同电源的输出功率随负载电阻变化的图像，则图线Ⅱ对应的电源内阻较大，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】AB．由光路可知，c光的偏折程度较大，可知玻璃对c光的折射率大，则c光的频率较大，根据可知，c光子比b光子的能量大，选项A错误，B正确；
C．此现象是因为光在玻璃砖中发生折射形成的，选项C错误；
D．因
可知，c光的临界角较小，若减小a光的入射角度，各种色光在右侧面的入射角变大，c光的入射角最先达到临界角发生全反射，则最先消失的是c光，选项D错误。
故选B。
7．D
【详解】原子的能量是量子化的，原子从高能级会自发地向低能级跃迁，向外放出光子，光子的能量
hν=E初-E末
由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的。
故选D。
8．C
【详解】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，故<。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，辐射强度的极大值向波长较短方向移动，所以有>。
故选C。
9．AD
【详解】普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的。
故选AD。
10．BCD
【详解】A．根据热辐射的定义可知，一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射，故A正确，不符合题意；
B．医院里“γ手术刀”是一种γ射线，可以在真空中传播；超声波是一种纵波，超声波的传播需要介质，在真空中不能传播；它们在满足一定条件下均能发生干涉、衍射，故B错误，符合题意；
C．麦克斯韦建立了电磁场理论：变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场；并预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实电磁波存在，故C错误，符合题意；
D．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，与材料的种类及其表面状况无关，故D错误，符合题意。
故选BCD。
11．AC
【详解】A．普朗克最早提出能量量子化的观点，故A正确；
B．由光电效应方程及遏止电压关系可得
联立可得
即遏止电压随着入射光的频率增大而增大，但不成正比，故B错误；
C．一群处于 n=4 激发态的氢原子向基态跃迁时，最多辐射出的光子种类为
故C正确；
D．α 射线为氦核流，β 射线为电子流，γ 射线为电磁波，故D错误。
故选AC。
12．
【详解】每个激光光子的能量为
该紫外激光中所含光子数为
代入数据可得
答案第1页，共2页
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