2023高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性41普朗克黑體輻射理論測試新人教版選擇性

第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性1普朗克黑體輻射理論【基礎鞏固】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.物體的動量D.學生的個數(shù)解析:所謂“量子化”應該是不連續(xù)的,一份一份的,A、D正確.答案:AD2.關于黑體及黑體輻射,下列說法正確的是 ()A.黑體是真實存在的B.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布僅與溫度有關C.隨著溫度升高,黑體輻射中的有些成分會增強,有些成分會減弱D.隨著溫度升高,黑體輻射中強度最強的那一部分始終不變解析:黑體并不是真實存在的,A錯誤.根據(jù)黑體輻射實驗的規(guī)律可知黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關,B正確.隨著黑體溫度升高,各種波長的輻射強度都增大,且輻射強度的極大值向波長短的方向移動,C、D錯誤.答案:B3.(多選)在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔,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度與其輻射電磁波波長的關系圖像,下列說法正確的是 ()A.T1>T2B.T1<T2C.溫度越高,輻射強度最大的電磁波的波長越長D.溫度越高,輻射強度最大的電磁波的波長越短解析:不同溫度的黑體向外輻射電磁波的強度是不相同的,溫度越高,向外輻射的電磁波強度越大,所以T1>T2,A正確,B錯誤.輻射強度最大的電磁波的波長隨溫度升高而減小,C錯誤,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.類比法 D.理想模型法解析:黑體實際上是一種物理模型,把實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C.一般物體輻射電磁波的情況只與材料有關D.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關解析: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外,還與材料種類和表面狀況有關,而黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關,B、C錯誤,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,與波長成反比,A正確,B錯誤.任意電磁波在真空中傳播的速度都是相同的,C、D錯誤答案:A7.已知某種單色光的波長為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答案:A8.煉鋼工人通過觀察煉鋼爐內(nèi)的顏色,就可以估計出爐內(nèi)的溫度,這是什么道理?答案:當爐腔內(nèi)溫度升高時,熱輻射中較短波長的成分越來越強,可見光所占份額增大,溫度升高,可見光中紅光成分減少,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)的顏色估計出爐內(nèi)的溫度.9.對應于3.4×1019J的能量子,其電磁輻射的頻率和波長各是多少?已知h=6.63×1034J·s,光在真空中的速度c=3.0×108m/s.解析:根據(jù)公式ε=hν和ν=cλν=εh=3.4×1λ=cν=hcε=6.63×答案:5.13×1014Hz5.85×107m【拓展提高】10.(多選)下列關于輻射強度與波長的關系的說法正確的是 ()A.物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長的電磁波B.當鐵塊呈現(xiàn)黑色時,說明它的溫度不太高C.當鐵塊的溫度較高時會呈現(xiàn)赤紅色,說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強D.早、晚時分太陽呈紅色,而中午時分呈白色,說明中午時分太陽溫度最高解析:物體在某一溫度下能輻射不同波長的電磁波,選項A錯誤.鐵塊呈現(xiàn)黑色,是因為它的輻射強度的極大值對應的波長段在紅外部分,甚至波長更長,說明它的溫度不太高,選項B正確.當鐵塊的溫度較高時會呈現(xiàn)赤紅色,說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強,選項C正確.太陽早、晚時分呈現(xiàn)紅色,而中午時分呈現(xiàn)白色,是因為大氣吸收與反射了部分光,不能說明中午時分太陽溫度最高,選項D錯誤.答案:BC11.“約瑟夫森結(jié)”由超導體和絕緣體制成.若在結(jié)兩端加恒定電壓U,則它會輻射頻率為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.你可能不了解此現(xiàn)象的機理,但仍可運用物理學中常用的方法,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,公式等號兩側(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2e答案:B12.某激光器能發(fā)射波長為λ的激光,發(fā)射功率為P,c表示光速,h為普朗克常量,則激光器在時間t內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)為 ()A.λPthc BC.cPλth D.解析:每個光子的能量ε=hν=hcλ,激光器在時間t內(nèi)發(fā)射的總能量為Pt,則n=Ptε答案:A13.“測溫槍”(學名“紅外線輻射測溫儀”)具有響應快、非接觸和操作方便等優(yōu)點.它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設計出來的,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,則人體熱輻射強度I及其極大值對應的波長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:黑體輻射的實驗規(guī)律如下圖所示.可以看出,隨著溫度升高,各種波長的輻射強度都有增加,且輻射強度的峰值向波長較短的方向移動.若人體溫度升高,則人體熱輻射的強度I增大,λ減小.答案:B14.利用我國規(guī)模最大的高功率固體激光系統(tǒng)可獲得能量為2400J、波長λ=0.35μm的紫外激光.已知普朗克常量h=6.63×1034J·s,c=3×108m/s,則該紫外激光所含光子數(shù)為多少?(計算結(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:4.23×102115.太陽光垂直射到地面上時,地面上1m2面積接收太陽光的功率為1.4kW,其中可見光部分約占45%.(1)假設可見光的波長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=6.63×1034J·s,估算以太陽為球心,以日地距離為半徑的球面上太陽每秒射出的可見光能量子數(shù).(2)若已知地球的半徑r=6.4×106m,估算地球接收太陽光的總功率.解析:(1)設地面上垂直太陽光每平方米面積上每秒接收的可見光能量子數(shù)為n,則有Pt×45%=nhcλn=Pt·λ×45%則太陽每秒射出的可見光能量子數(shù)N=n·4πR2=4.92×1044.(2)地球接收太陽光的總功率為P地=P·πr2=1.8×1014kW.答案:(1)4.92×1044(2)1.8×1014kW【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】16.在自然界生態(tài)系統(tǒng)中,蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關系構(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,它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的.假設老鼠的體溫約為37℃,它發(fā)出的最強的熱輻射的波