高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 普朗克黑体辐射理论达标测试

4.1普朗克黑体辐射理论同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共13题）

1．下列说法不符合物理学史的是（   ）

A．牛顿对引力常量G进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中

B．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值

C．20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动

D．开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的

2．下列说法正确的是（　　）

A．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关

B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波

C．单个光子通过单缝后，底片上就会出现完整的衍射图样

D．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏

3．关于黑体辐射的实验规律不正确的有

A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加

B．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

C．能正确解释黑体辐射实验规律的是普朗克提出的能量量子化理论

D．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是温度、材料、表面状况

4．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（　　）

A． B． 

C． D．

5．人类在探索自然规律的进程中总结了许多科学方法，如分析归纳法、演绎法、等效替代法、控制变量法、理想实验法等。在下列研究中，运用理想实验法进行研究的是（　　）

A．牛顿发现了万有引力定律

B．伽利略得出力不是维持物体运动的原因

C．爱因斯坦提出相对论

D．普朗克提出量子论

6．关于物理学史，下列说法中错误的是（　　）

A．元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测得的

B．库仑不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像

C．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在

D．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念

7．下列说法不符合事实的是（　　）

A．普朗克提出能量子的概念

B．法拉第发现了电磁感应现象

C．牛顿提出了万有引力定律，并测得了引力常量G的数值

D．通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，受此启发，安培提出了分子电流假说

8．下列物理常量和单位对应关系正确的是（　　）

A．引力常量

B．静电力常量

C．元电荷

D．普朗克常量

9．德国物理学家冯·克里芩在1980年发现了量子霍尔效应，霍尔电阻值出现量子化现象，与量子数n成反比，还与普朗克常量h和电子电荷量e有关。下列关于霍尔电阻公式正确的是（　　）

A． B． C． D．

10．第26届国际计量大会于2018年11月通过决议，正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义，国际测量界的百年夙愿终于实现﹣﹣国际测量体系将全部建立在基本物理常数上，大大提高了计量的稳定性和精确性．比如，最受关注的“千克”，不再以具体实物的质量来定义，而将以量子力学中的普朗克常数h为基准，经过一系列物理换算，算出质量．已知普朗克常数与频率的乘积可以表示能量，下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常数h单位的是（　　）

A．J/s B．Kg．m2/s C．Kg•m2/s3 D．N•m•s

11．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　）

A．黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波

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

12．下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是（            ）

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．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值像波长较短的方向移动

D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

13．量子化是一种从经典场论建构出量子场论的程序。为了解释图示的黑体辐射的实验规律，猜测振动着的带电粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，即微观粒子的能量是量子化的假设，首先提出此观点的科学家是（　　）

A．密立根 B．普朗克 C．玻尔 D．爱因斯坦

二、填空题（共4题）

14．黑体辐射的规律如图所示，从中可以看出，随着温度的降低，各种波长的辐射强度都会________（填“增加”、“减少”“不变”），辐射强度的极大值向波长_____（填“较长”、“较短”）的方向移动。

15．17世纪，荷兰物理学家__________提出了光的波动说，但由于__________支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________．

16．在__________提出的量子说启发下，_________提出了光子说，光子的能量_________，其中h称为普朗克常量，___________．

17．普朗克的假设∶振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的_____。即能的辐射或者吸收只能是______的。这个不可再分的最小能量值ε叫作_____。

三、综合题（共3题）

18．已知小灯泡的功率，设小灯泡发光时向四周均匀辐射平均波长的光，求在距离灯泡处，每秒钟落在垂直于光线方向上面积为处的光子数是多少？（已知，计算结果保留两位有效数字）

19．处于自然状态的物体会不断地向外辐射电磁波，同时也会吸收由其他物体辐射来的电磁波，当辐射和吸收达到平衡时，物体的温度保持不变。如果某物体能完全吸收入射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就称为黑体。黑体也会同时向外辐射电磁波，已知单位时间内从黑体表面单位面积辐射出电磁波的能量I与黑体表面热力学温度T的4次方成正比，即I=σT4，其中σ为已知常量。

（1）若将火星看成表面温度相同的球形黑体，火星的半径为r，火星中心到太阳中心的距离为L，且L远远大于r，所以火星接收到来自太阳的辐射可视为垂直射到面积为πr2的圆面上。已知太阳向外辐射电磁波的总功率为P1。火星大气层对太阳辐射的吸收和反射、太阳辐射在传播过程中的能量损失，以及其他天体和宇宙空间的辐射均可忽略不计。

① 求在火星表面垂直于太阳和火星连线的单位面积接收到的来自太阳辐射的功率P0；

② 设火星向四面八方各个方向均匀辐射，请写出当吸收和辐射达到平衡时火星表面热力学温度T火的表达式。

（2）太阳辐射电磁波的能量来源于如图甲所示的太阳中心的“核反应区”。“核反应区”产生的电磁波在向太阳表面传播的过程中，会不断被太阳的其他部分吸收，然后再辐射出频率更低的电磁波。为了研究“核反应区”的温度，某同学建立如下简化模型：如图乙所示，将“核反应区”到太阳表面的区域视为由很多个“薄球壳层”组成，第1“薄球壳层”的外表面为太阳表面；各“薄球壳层”的内、外表面都同时分别向相邻内“薄球壳层”和外“薄球壳层”均匀辐射功率相等的电磁波（第1“薄球壳层”的外表面向太空辐射电磁波，最内侧的“薄球壳层”的内表面向“核反应区”辐射电磁波），如图丙所示；“核反应区”产生的电磁波的能量依次穿过各“薄球壳层”到达太阳的表面，每个“薄球壳层”都视为黑体，且辐射和吸收电磁波的能量已达到平衡，所以各“薄球壳层”的温度均匀且恒定。

已知太阳表面热力学温度为T1，所构想的“薄球壳层”数目为N，太阳半径R1与“核反应区”的半径RN满足R1=kRN（k为已知的常数），第1“薄球壳层”的外表面向外辐射电磁波的总功率为P1。请根据该同学建立的模型和题目中给出的信息，解答下列问题。

① 求第2、第3和第N“薄球壳层”向相邻的外“薄球壳层”辐射电磁波的功率P2、P3和PN；

② 若认为“核反应区”的温度和第N“薄球壳层”的温度TN相等，请推导出“核反应区”热力学温度TN的表达式。结合所得到TN的表达式，请说明该同学的模型是否合理？若不合理，请说明理由。

20．有一真空中波长为6×10﹣7m的单色光，普朗克常量为6.63×10﹣34J•s求此:

(1)单色光的频率；

(2)单色光的的1个光子的能量．

参考答案：

1．A

2．B

3．D

4．A

5．B

6．B

7．C

8．D

9．B

10．B

11．C

12．B

13．B

14．     减少     较长

15．     惠更斯     牛顿     干涉     衍射     光电效应     波粒二象性

16．     普朗克     爱因斯坦         

17．     整数倍     一份一份     能量子

18．个

19．（1）①；②T火=；（2）①2P1，3P1，NP1；

② 太阳表面单位时间内向外辐射的总功率为P1，则在太阳表面

同理，对于第N薄球壳层应有

联立以上两式得

这个模型不太合理。薄球壳的层数没有确定，而根据表达式，分的薄球壳层数越多，核反应层温度越高，当N趋近无穷大时，温度趋近于无穷高。但实际核反应层的温度应该是一个有限值。

20．(1)f=5×1014Hz   (2) E=3.3×10﹣19J