高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册普朗克黑体辐射理论一课一练

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\l "_Tc1161" 【题型1 黑体与黑体辐射】
\l "_Tc25206" 【题型2 黑体辐射的实验规律】
\l "_Tc9103" 【题型3 能量子】
\l "_Tc6522" 【题型4 联系实际】
\l "_Tc10925" 【题型5 对比问题】
\l "_Tc22177" 【题型6 热辐射】
【题型1 黑体与黑体辐射】
【例1】2015年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是 （ ）
A．外表面涂成黑色的物体就是黑体
B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波
C．在空腔壁上开一个很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了黑体
D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说
【变式1-1】下列说法正确的是（ ）
A．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，与材料的种类及表面状况无关
B．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强
D．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物
【变式1-2】关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是( )
A．黑体是真实存在的
B．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
C．随着温度升高，黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱
D．黑体辐射无任何实验依据
【变式1-3】下列说法正确的是（ ）
A．只有温度高的物体才会有热辐射
B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量
C．黑体可以看起来很明亮，是因为黑体可以反射电磁波
D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面情况有关
【题型2 黑体辐射的实验规律】
【例2】黑体辐射的强度与波长的关系如图所示，由图可知下列说法错误的是( )
A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加
B.随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动
C.任何温度下，黑体都会辐射各种波长的电磁波
D.不同温度下，黑体只会辐射相对应的某些波长的电磁波
【变式2-1】(多选)黑体辐射的实验规律如图所示，以下判断正确的是( )
A.在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
B.在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间
C.温度越高，辐射强度的极大值就越大
D.温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短
【变式2-2】如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图像，则下列说法正确的是（ ）
A．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C．T1>T2
D．T1T2>T3>T4
B．T1T2
D．T1T2>T3>T4
B．T1T4，A正确，BC错误；测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度，D错误。
【变式5-1】热辐射是指所有物体都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由Mλ-λ图线可知，同一物体在不同温度下 （ ）

A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同
B．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的
C．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小
D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动
答案：D
解析：由Mλ-λ图线可知，对于同一物体，随着温度的升高，一方面，各种波长电磁波的辐射强度都有所增加，向外辐射的电磁波的总能量增大；另一方面，辐射强度的极大值向短波方向移动，波长范围增大。ABC错误，D正确。
【变式5-2】某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图甲所示，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v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T1、T2两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T1>T2，图乙中T1>T2
B．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大
D．图乙中黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关
答案：B
解析：由图甲可知，温度为T2的图线中速率大的分子占据的比例较大，说明其对应的平均分子动能较大，故T2对应的温度较高，所以T2>T1，温度升高使得气体分子的平均速率增大，不一定所有分子的速率都增大。图乙中，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，且辐射强度的极大值向波长较短方向移动。故B正确；AC错误；图乙中黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关。故D错误。
【变式5-3】（多选）热辐射是指所有物体在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象，辐射强度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。在研究某一黑体辐射的实验规律时，得到了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系如图。图中横轴表示电磁波的波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由辐射强度图线可知，同一黑体在不同温度下（ ）
A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同
B．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动
C．向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而减小
D．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的
答案：BD
解析：对于同一黑体，从图中可以看出，温度越高，向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度越大，故A错误；从图中可以看出，辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动，故B正确；从图中可以看出，随着温度的升高，各个波长的辐射强度均变大，故向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而增大，故C错误；黑体可以辐射出任何波长的电磁波，在不同温度下，向外辐射的电磁波的波长范围是相同的，故D正确。
【题型6 热辐射】
【例6】（多选）以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是（ ）
A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强
D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高
答案：BC
解析：物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，故A错误；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，则辐射强度的极大值也就越大。当铁块呈现黑色时，是由于它的辐射强度的极大值对应的波长段在红外部分，甚至波长更长，说明它的温度不太高，故B正确；当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强，故C正确。太阳早、晚时分呈现红色，而中午时分呈现白色，是由于大气吸收与反射了部分光的原因，不能说明中午时分太阳温度最高，故D错误。
【变式6-1】（多选）关于对热辐射的认识，下列说法正确的是( )
A．温度越高，物体辐射的电磁波越强
B．冷的物体只吸收电磁波
C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关
D．常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色
答案：AD
解析：一切物体都在不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A正确，B错误；选项C是黑体辐射的特性，C错误；常温下看到的不透明、非发光物体的颜色是反射光的颜色，D正确。
【变式6-2】关于热辐射，下列说法不正确的是（ ）
A．物体在室温下辐射的主要成分是波长较短的电磁波
B．随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多
C．给一块铁块加热，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色
D．辐射强度按波长的分布情况随物体温度的变化而有所不同，这是热辐射的一种特性
答案：A
解析：物体在室温下辐射的主要成分是波长较长的电磁波，以不可见的红外线为主，故A错误；随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多，故B正确；给一块铁块加热，随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越多，铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，故C正确；辐射强度按波长的分布情况随物体温度的变化而有所不同，这是热辐射的一种特性，故D正确。
本题选错误的。
【变式6-3】关于热辐射，下列叙述中正确的是( )
一切物体都在辐射电磁波
任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关是因为能量量子化
黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
答案：D
解析：根据热辐射定义可知A对。根据热辐射和黑体辐射的特点可知，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。