4.1普朗克黑體輻射理論同步練習2021—2022學年高中物理人教版（2019）選擇性必修第三冊一、選擇題（共13題）1．下列說法不符合物理學史的是（   ）A．牛頓對引力常量G進行準確測定，并于1687年發(fā)表在其傳世之作《自然哲學的數(shù)學原理》中B．英國物理學家卡文迪許在實驗室里通過幾個鉛球之間萬有引力的測量，得出了引力常量G的數(shù)值C．20世紀初建立的量子力學理論，使人們認識到經(jīng)典力學理論一般不適用于微觀粒子的運動D．開普勒行星運動定律是開普勒在其導師第谷留下的觀測記錄的基礎上整理和研究出來的2．下列說法正確的是（　?。?/span>A．任何物體輻射電磁波的情況只與溫度有關B．黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波C．單個光子通過單縫后，底片上就會出現(xiàn)完整的衍射圖樣D．光子通過單縫的運動路線像水波一樣起伏3．關于黑體輻射的實驗規(guī)律不正確的有A．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所增加B．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動C．能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是普朗克提出的能量量子化理論D．對黑體輻射電磁波的波長分布有影響的是溫度、材料、表面狀況4．下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合黑體輻射規(guī)律的是（　?。?/span>A． B． C． D．5．人類在探索自然規(guī)律的進程中總結了許多科學方法，如分析歸納法、演繹法、等效替代法、控制變量法、理想實驗法等。在下列研究中，運用理想實驗法進行研究的是（　?。?/span>A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B．伽利略得出力不是維持物體運動的原因C．愛因斯坦提出相對論D．普朗克提出量子論6．關于物理學史，下列說法中錯誤的是（　　）A．元電荷的數(shù)值最早是由美國物理學家密立根測得的B．庫侖不僅提出了場的概念，而且直觀地描繪了場的清晰圖像C．麥克斯韋提出了電磁場理論，預言了電磁波的存在D．普朗克通過研究黑體輻射提出能量子概念7．下列說法不符合事實的是（　?。?/span>A．普朗克提出能量子的概念B．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象C．牛頓提出了萬有引力定律，并測得了引力常量G的數(shù)值D．通電螺線管的磁場與條形磁鐵的磁場相似，受此啟發(fā)，安培提出了分子電流假說8．下列物理常量和單位對應關系正確的是（　?。?/span>A．引力常量B．靜電力常量C．元電荷D．普朗克常量9．德國物理學家馮·克里芩在1980年發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應，霍爾電阻值出現(xiàn)量子化現(xiàn)象，與量子數(shù)n成反比，還與普朗克常量h和電子電荷量e有關。下列關于霍爾電阻公式正確的是（　?。?/span>A． B． C． D．10．第26屆國際計量大會于2018年11月通過決議，正式更新了千克、安培、開爾文和摩爾四個基本單位的定義，國際測量界的百年夙愿終于實現(xiàn)﹣﹣國際測量體系將全部建立在基本物理常數(shù)上，大大提高了計量的穩(wěn)定性和精確性．比如，最受關注的“千克”，不再以具體實物的質量來定義，而將以量子力學中的普朗克常數(shù)h為基準，經(jīng)過一系列物理換算，算出質量．已知普朗克常數(shù)與頻率的乘積可以表示能量，下列屬于用國際單位制的基本單位來表示普朗克常數(shù)h單位的是（　?。?/span>A．J/s B．Kg．m2/s C．Kg?m2/s3 D．N?m?s11．關于對黑體的認識，下列說法正確的是（　?。?/span>A．黑體不僅能吸收電磁波，也能反射電磁波B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與材料的種類及表面狀況無關D．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體12．下列關于熱輻射和黑體輻射說法不正確的是（            ）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C．隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值像波長較短的方向移動D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波13．量子化是一種從經(jīng)典場論建構出量子場論的程序。為了解釋圖示的黑體輻射的實驗規(guī)律，猜測振動著的帶電粒子的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，并以這個最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射，即微觀粒子的能量是量子化的假設，首先提出此觀點的科學家是（　?。?/span>A．密立根 B．普朗克 C．玻爾 D．愛因斯坦二、填空題（共4題）14．黑體輻射的規(guī)律如圖所示，從中可以看出，隨著溫度的降低，各種波長的輻射強度都會________（填“增加”、“減少”“不變”），輻射強度的極大值向波長_____（填“較長”、“較短”）的方向移動。15．17世紀，荷蘭物理學家__________提出了光的波動說，但由于__________支持微粒說，因而微粒說長期占著主導地位，19世紀觀察到了光的__________、__________現(xiàn)象，波動說才得到了公認，后來又發(fā)現(xiàn)了__________，證實光具有粒子性，因而光具有__________．16．在__________提出的量子說啟發(fā)下，_________提出了光子說，光子的能量_________，其中h稱為普朗克常量，___________．17．普朗克的假設∶振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的_____。即能的輻射或者吸收只能是______的。這個不可再分的最小能量值ε叫作_____。三、綜合題（共3題）18．已知小燈泡的功率，設小燈泡發(fā)光時向四周均勻輻射平均波長的光，求在距離燈泡處，每秒鐘落在垂直于光線方向上面積為處的光子數(shù)是多少？（已知，計算結果保留兩位有效數(shù)字）19．處于自然狀態(tài)的物體會不斷地向外輻射電磁波，同時也會吸收由其他物體輻射來的電磁波，當輻射和吸收達到平衡時，物體的溫度保持不變。如果某物體能完全吸收入射到其表面的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就稱為黑體。黑體也會同時向外輻射電磁波，已知單位時間內從黑體表面單位面積輻射出電磁波的能量I與黑體表面熱力學溫度T的4次方成正比，即I=σT4，其中σ為已知常量。（1）若將火星看成表面溫度相同的球形黑體，火星的半徑為r，火星中心到太陽中心的距離為L，且L遠遠大于r，所以火星接收到來自太陽的輻射可視為垂直射到面積為πr2的圓面上。已知太陽向外輻射電磁波的總功率為P1?；鹦谴髿鈱訉μ栞椛涞奈蘸头瓷?、太陽輻射在傳播過程中的能量損失，以及其他天體和宇宙空間的輻射均可忽略不計。① 求在火星表面垂直于太陽和火星連線的單位面積接收到的來自太陽輻射的功率P0；② 設火星向四面八方各個方向均勻輻射，請寫出當吸收和輻射達到平衡時火星表面熱力學溫度T火的表達式。（2）太陽輻射電磁波的能量來源于如圖甲所示的太陽中心的“核反應區(qū)”。“核反應區(qū)”產生的電磁波在向太陽表面?zhèn)鞑サ倪^程中，會不斷被太陽的其他部分吸收，然后再輻射出頻率更低的電磁波。為了研究“核反應區(qū)”的溫度，某同學建立如下簡化模型：如圖乙所示，將“核反應區(qū)”到太陽表面的區(qū)域視為由很多個“薄球殼層”組成，第1“薄球殼層”的外表面為太陽表面；各“薄球殼層”的內、外表面都同時分別向相鄰內“薄球殼層”和外“薄球殼層”均勻輻射功率相等的電磁波（第1“薄球殼層”的外表面向太空輻射電磁波，最內側的“薄球殼層”的內表面向“核反應區(qū)”輻射電磁波），如圖丙所示；“核反應區(qū)”產生的電磁波的能量依次穿過各“薄球殼層”到達太陽的表面，每個“薄球殼層”都視為黑體，且輻射和吸收電磁波的能量已達到平衡，所以各“薄球殼層”的溫度均勻且恒定。 已知太陽表面熱力學溫度為T1，所構想的“薄球殼層”數(shù)目為N，太陽半徑R1與“核反應區(qū)”的半徑RN滿足R1=kRN（k為已知的常數(shù)），第1“薄球殼層”的外表面向外輻射電磁波的總功率為P1。請根據(jù)該同學建立的模型和題目中給出的信息，解答下列問題。① 求第2、第3和第N“薄球殼層”向相鄰的外“薄球殼層”輻射電磁波的功率P2、P3和PN；② 若認為“核反應區(qū)”的溫度和第N“薄球殼層”的溫度TN相等，請推導出“核反應區(qū)”熱力學溫度TN的表達式。結合所得到TN的表達式，請說明該同學的模型是否合理？若不合理，請說明理由。20．有一真空中波長為6×10﹣7m的單色光，普朗克常量為6.63×10﹣34J?s求此:(1)單色光的頻率；(2)單色光的的1個光子的能量．
參考答案：1．A2．B3．D4．A5．B6．B7．C8．D9．B10．B11．C12．B13．B14．     減少     較長15．     惠更斯     牛頓     干涉     衍射     光電效應     波粒二象性16．     普朗克     愛因斯坦          17．     整數(shù)倍     一份一份     能量子18．個19．（1）①；②T火=；（2）①2P1，3P1，NP1；② 太陽表面單位時間內向外輻射的總功率為P1，則在太陽表面同理，對于第N薄球殼層應有聯(lián)立以上兩式得這個模型不太合理。薄球殼的層數(shù)沒有確定，而根據(jù)表達式，分的薄球殼層數(shù)越多，核反應層溫度越高，當N趨近無窮大時，溫度趨近于無窮高。但實際核反應層的溫度應該是一個有限值。20．(1)f=5×1014Hz   (2) E=3.3×10﹣19J 

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