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人教版高中物理(选修3-5)能量量子化同步练习题(含答案)

来源:用户分享 时间:2025/6/25 13:35:27 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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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Tλm=2.90×10-3m·K。

(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为( ) A.7.8×10m B.9.4×10m C.1.16×10m D.9.7×10m

(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=310K

由题设条件λm与T的近似关系式:λmT=2.90×10m·K 得λm=

2.90×10

-3

-3

-8-4-6-5

T2.90×10-6=m≈9.4×10m,B正确。

310

-7

-7

-3

(2)可见光的波长范围4.0×10~7.0×10m,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中的光速c=3.0×10m/s。结果取两位数字)

8

-34

J·s,真空

c解析:由c=λν得ν=。

λ则求得频率范围为2.1×10—1.9×10Hz。 又由E=hν得能量范围为1.4×10

-22

11

11

—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:2.1×10Hz—1.9×10Hz 1.4×10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2400J、波长λ为0.35μm的紫外激光,已知普朗克常量h=6.63×10

-34

11

11

-22

J—1.3×10

-22

J

J·s,则

该紫外激光所含光子数为多少个?(取两位有效数字)。

c解析:每个激光光子的能量为ε=h,该紫外激光中所含λ光子数为

En==ε2 400

8个

3.0×10-34

6.63×10×-6

0.35×10

21

≈4.2×10个。 答案:4.2×10

12.氦—氖激光器发出波长为633nm的激光,当激光器的输出功率为1mW时,每秒发出的光子数为多少个?

21

c解析:据P=nhν,ν=,得

λPn==hν1×10

6.63×10

15

-34

-3

8

3×10×-9

633×10

≈3.2×10(个)。

15

答案:3.2×10个

13.人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530nm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

-34

J·s,光速为3.0×10m/s,则人眼能

8

察觉到绿光时所收到的最小功率是多少?

解析:根据光速公式c=λν,能量子公式ε=hν及能量

Nhc6×6.626×10-34×3×108

关系Pt=Nε,得P==W≈2.3×10-7

λt5.3×10×1

-18

W。

答案:2.3×10

-18

W

14.某广播电台发射功率为10kW、在空气中波长为187.5m的电磁波,试求:

(1)该电台每秒钟从天线发射多少个电磁波能量子? (2)若发射的能量子向周围辐射可视为均匀的,求在离天线2.5km处,直径为2m的环状天线每秒接收的能量子数以及接收功率。

解析:(1)由光速公式c=λν、能量子公式ε=hν及能量关系Pt=Nε

得电台每秒发射的能量子数

4

λPt187.5×10×1N==-348个/秒

hc6.626×10×3×10

≈9.4×10个/秒。

(2)设环状天线每秒接收能量子为n个,以电台发射天线为球心,则半径为R的球面积为S=4πR。而环状天线的面积S′πr223

=πr,所以n=2N≈3.8×10个

4πRπr-4

接收功率P收=W。 2P总=4×10

4πR答案:(1)9.4×10个 (2)3.8×10个 4×10W 15.太阳光垂直射到地面上时,1m地面接收的太阳光的功率为1.4kW,其中可见光部分约占45%。

(1)假如认为可见光的波长约为0.55μm,日地间距离R=1.5×10m。普朗克常量h=6.6×10出的可见光光子为多少?

(2)若已知地球的半径r=6.4×10m,估算地球接收的太阳

6

11

-342

30

23

-4

22

2

30

J·s,估算太阳每秒辐射

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