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第十三章电磁感应与电磁波初步
13.5能量量子化
一、单选题:
1.普朗克在1900年将“能量子”引入物理学,开创了物理学的新纪元.在下列宏观概念中,具有“量子化”特征的是()
A.人的个数 B.物体所受的重力
C.物体的动能 D.物体的长度
【答案】A
【解析】依据普朗克量子化观点,能量是不连续的,是一份一份地变化的,属于“不连续的,一份一份”的概念的是A选项,故A正确,B、C、D错误.
2.“新冠肺炎”期间,很多地方用红外线热像仪监测人的体温,只要被测者从仪器前走过,便可知道他的体温是多少,关于其中原理,下列说法正确的是()
A.人的体温会影响周围空气温度,仪器通过测量空气温度便可知道人的体温
B.仪器发出的红外线遇人反射,反射情况与被测者的温度有关
C.被测者会辐射红外线,辐射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成分强
D.被测者会辐射红外线,辐射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长波长的成分强
【答案】C
【解析】根据辐射规律可知,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加;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.人的体温的高低,直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度,通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温,C正确.
3.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
【答案】B
【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,对于一般材料的物体,辐射强度按波长的分布除与物体的温度有关外,还与材料的种类和表面状况有关;常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色.
4.对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是()
A.温度B.材料C.表面状况 D.以上都正确
【答案】A
【解析】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,A对.
5.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()
【答案】A
【解析】随着温度的升高,黑体辐射的强度与波长的关系: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.由此规律可知应选A.
6.下列叙述错误的是()
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
【答案】B
【解析】根据热辐射定义知A对;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,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,B错,C对;根据黑体定义知D对.本题应选B项.
7.一盏灯发光功率为100W,假设它发出的光向四周均匀辐射,光的平均波长6.0×10-7m,在距电灯10m远处,以电灯为球心的球面上,1m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s)()
A.2×1015 B.2×1016
C.2×1017 D.2×1023
【答案】C
【解析】:设离灯10m远处每平方米面积上灯照射的能量为E0,则有E0=eq\f(100,4πR2);设穿过的光子数为n,则有:nheq\f(c,λ)=E0;解得:n=eq\f(E0λ,hc),代入数据,得:n=2×1017个,故选C正确。
8.已知某种单色光的波长为λ,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ε的值为()
A.heq\f(c,λ) B.eq\f(h,λ)
C.eq\f(c,hλ) D.以上均不正确
【答案】A
【解析】由波速公式c=λν可得:ν=eq\f(c,λ),由光的能量子公式得ε=hν=heq\f(c,λ),故选项A正确.
9.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10-18J,已知可见光的平均波长为0.6μm,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,恰能引起人眼的感觉,进入人眼的光子数至少为()
A.1个 B.3个
C.30个 D.300个
【答案】B
【解析】每个光子的能量为E0=heq\f(c,λ),能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E为10-18J,由E=nE0得能引起人眼的感觉,进入人眼的光子数至少为n=eq\f(E,E0)=eq\f(
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