新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性4.1普朗克黑體輻射理論同步練習(xí)新人教版選擇性必修第三冊(cè)

1普朗克黑體輻射理論【基礎(chǔ)鞏固】1.(多選)下列宏觀概念是“量子化”的是 ()A.物體的電荷量B.物體的質(zhì)量C.物體的動(dòng)量D.學(xué)生的個(gè)數(shù)解析:所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的,一份一份的,A、D正確.答案:AD2.關(guān)于黑體及黑體輻射,下列說(shuō)法正確的是 ()A.黑體是真實(shí)存在的B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布僅與溫度有關(guān)C.隨著溫度升高,黑體輻射中的有些成分會(huì)增強(qiáng),有些成分會(huì)減弱D.隨著溫度升高,黑體輻射中強(qiáng)度最強(qiáng)的那一部分始終不變解析:黑體并不是真實(shí)存在的,A錯(cuò)誤.根據(jù)黑體輻射實(shí)驗(yàn)的規(guī)律可知黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),B正確.隨著黑體溫度升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增大,且輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng),C、D錯(cuò)誤.答案:B3.(多選)在實(shí)驗(yàn)室或工廠的高溫爐子上開(kāi)一小孔,帶小孔的爐腔可看作黑體,由黑體的熱輻射特征,就可以確定爐內(nèi)的溫度.右圖就是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射電磁波波長(zhǎng)的關(guān)系圖像,下列說(shuō)法正確的是 ()A.T1>T2B.T1<T2C.溫度越高,輻射強(qiáng)度最大的電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)D.溫度越高,輻射強(qiáng)度最大的電磁波的波長(zhǎng)越短解析:不同溫度的黑體向外輻射電磁波的強(qiáng)度是不相同的,溫度越高,向外輻射的電磁波強(qiáng)度越大,所以T1>T2,A正確,B錯(cuò)誤.輻射強(qiáng)度最大的電磁波的波長(zhǎng)隨溫度升高而減小,C錯(cuò)誤,D正確.答案:AD4.所謂黑體是指能全部吸收入射的電磁波的物體.顯然,自然界不存在真正的黑體,但許多物體在某些波段上可近似地看成黑體.如圖所示,用不透明的材料制成的帶小孔的空腔可近似地看作黑體,這是利用了 ()A.控制變量法B.比值法C.類(lèi)比法 D.理想模型法解析:黑體實(shí)際上是一種物理模型,把實(shí)際物體近似看作黑體,用到的是理想模型法,D正確.答案:D5.(多選)下列敘述正確的是 ()A.一切物體都在輻射電磁波B.一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C.一般物體輻射電磁波的情況只與材料有關(guān)D.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān)解析:根據(jù)熱輻射概念知A正確.一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外,還與材料種類(lèi)和表面狀況有關(guān),而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān),B、C錯(cuò)誤,D正確.答案:AD6.能量子與帶電微粒吸收或輻射電磁波的 ()A.頻率成正比B.波長(zhǎng)成正比C.速度成正比D.速度的二次方成正比解析:由ε=hν、c=λν得ε=hν=hcλ,可見(jiàn)能量子與帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率成正比,與波長(zhǎng)成反比,A正確,B錯(cuò)誤.任意電磁波在真空中傳播的速度都是相同的,C、D錯(cuò)誤答案:A7.已知某種單色光的波長(zhǎng)為λ,在真空中的光速為c,普朗克常量為h,則電磁波的能量子ε為 ()A.hcλ B.C.chλ D解析:由波速公式c=λν可得ν=cλ,能量子ε=hν=hcλ,選項(xiàng)A答案:A8.煉鋼工人通過(guò)觀察煉鋼爐內(nèi)的顏色,就可以估計(jì)出爐內(nèi)的溫度,這是什么道理?答案:當(dāng)爐腔內(nèi)溫度升高時(shí),熱輻射中較短波長(zhǎng)的成分越來(lái)越強(qiáng),可見(jiàn)光所占份額增大,溫度升高,可見(jiàn)光中紅光成分減少,頻率比紅光大的其他顏色的光的成分就增多.因此可根據(jù)爐內(nèi)的顏色估計(jì)出爐內(nèi)的溫度.【拓展提高】9.“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成.若在結(jié)兩端加恒定電壓U,則它會(huì)輻射頻率為ν的電磁波,且ν與U成正比,即ν=kU.已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān).你可能不了解此現(xiàn)象的機(jī)理,但仍可運(yùn)用物理學(xué)中常用的方法,推理判斷比例系數(shù)k的值可能為 ()A.h2e BC.2he D.1解析:根據(jù)物理單位知識(shí),公式等號(hào)兩側(cè)單位是一致的,由本題中涉及的物理量ν、U、e、h及與其有聯(lián)系的能量表達(dá)式E=hν,E=Ue得h的單位與Ueν的單位相同,即h的單位可用V·C·s表示.題中ν=kU,即k=νU,k的單位可用1V·s表示,B中2eh的單位CV·C·答案:B10.“測(cè)溫槍”(學(xué)名“紅外線(xiàn)輻射測(cè)溫儀”)具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點(diǎn).它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計(jì)出來(lái)的,能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示.若人體溫度升高,則人體熱輻射強(qiáng)度I及其極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ的變化情況是 ()A.I增大,λ增大B.I增大,λ減小C.I減小,λ增大D.I減小,λ減小解析:黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如下圖所示.可以看出,隨著溫度升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加,且輻射強(qiáng)度的峰值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng).若人體溫度升高,則人體熱輻射的強(qiáng)度I增大,λ減小.答案:B11.利用我國(guó)規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)可獲得能量為2400J、波長(zhǎng)λ=0.35μm的紫外激光.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,c=3×108m/s,則該紫外激光所含光子數(shù)為多少?(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析:紫外激光光子的能量值ε=hcλ=6.63×該紫外激光所含光子數(shù)n=Eε=24005.68×答案:4.23×102112.太陽(yáng)光垂直射到地面上時(shí),地面上1m2面積接收太陽(yáng)光的功率為1.4kW,其中可見(jiàn)光部分約占45%.(1)假設(shè)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)λ=0.55μm,日地間距離R=1.5×1011m,真空中的光速c=3×108m/s,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,估算以太陽(yáng)為球心,以日地距離為半徑的球面上太陽(yáng)每秒射出的可見(jiàn)光能量子數(shù).(2)若已知地球的半徑r=6.4×106m,估算地球接收太陽(yáng)光的總功率.解析:(1)設(shè)地面上垂直太陽(yáng)光每平方米面積上每秒接收的可見(jiàn)光能量子數(shù)為n,則有Pt×45%=nhcλ,n=Pt·λ×45%則太陽(yáng)每秒射出的可見(jiàn)光能量子數(shù)N=n·4πR2=4.92×1044.(2)地球接收太陽(yáng)光的總功率為P地=P·πr2=1.8×1014kW.答案:(1)4.92×1044(2)1.8×1014kW【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】13.在自然界生態(tài)系統(tǒng)中,蛇與老鼠和其他生物通過(guò)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈,在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用.蛇是老鼠的天敵,它是通過(guò)接收熱輻射來(lái)發(fā)現(xiàn)老鼠的.假設(shè)老鼠的體溫約為37℃,它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為λmax.根據(jù)熱輻射理論,λmax與輻射源的熱力學(xué)溫度T的關(guān)系近似為T(mén)λm