4.1普朗克黑体辐射理论-同步练习（Word版含答案）

4.1普朗克黑体辐射理论
一、选择题（共14题）
1．下列说法正确的是（　　）
A．磁感线总是从磁体的N极指向S极
B．磁场中某点的磁感应强度与电流元所受到的磁场力成正比
C．电流的磁场是由电荷的运动产生的
D．温度越低，物体辐射电磁波的强度越大
2．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
3．光子的能量与其（ ）
A．频率成正比 B．波长成正比
C．速度成正比 D．速度平方成正比
4．下列物理学的发展史，表述正确的是（　　）
A．开普勒得出的开普勒第三定律中，其中是与中心天体质量无关的恒量
B．牛顿发现的万有引力定律中，引力常量是由牛顿测得
C．库仑发现的库仑定律，并测出了电子的电量
D．普朗克提出了能量子假说中，普朗克常量的单位是J·s
5．普朗克能量子假说是为了解释
A．光电效应的实验规律而提出的 B．康普顿效应而提出的
C．光的波粒二象性而提出的 D．黑体辐射的实验规律而提出的
6．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是（ ）
A．伽利略猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证
B．法拉第不仅提出了场的概念，而且采用电场线来直观地描绘了电场
C．卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，并测出了引力常量G 的数值
D．爱因斯坦首次提出能量量子假说，成功解释了黑体辐射
7．根据课本黑体辐射的实验规律，以下判断不正确的是（ ）
A．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
B．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短
C．温度越高，辐射强度的极大值就越大
D．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
8．由中国健康发展研究中心发布《国民视觉健康报告》白皮书显示，我国学生的近视患病率在逐年增加。课业负担重、沉迷电子产品已成为影响青少年视力的两大“杀手”。现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长。已知普朗克常量，光在真空中传播速度，则该激光中每个光子的能量为（　　）
A． B． C． D．
9．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是（ ）
A．温度高的物体向外辐射电磁波，温度低的物体只吸收不辐射的电磁波
B．爱因斯坦为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”
C．黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温度有关
D．常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波
10．下列描绘三种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（　　）
A． B．
C． D．
11．图1、2是利用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样．下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A．真空中，a光的频率比较大
B．同一介质中，a光传播的速度大
C．a光光子能量比较大
D．同一介质对a光折射率大
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．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
D．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
13．如图所示，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断不正确的是
A．a光的频率小于b光的频率
B．a光光子能量小于b光光子能量
C．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
D．a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中的速度
14．第26届国际计量大会于2018年11月16日通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。其中，最受关注的“千克”定义，将以量子力学中的普朗克常数h为基准。下列属于用国际单位制的基本单位来表示h单位的是
A．kgm2/s B．Nm·s C．eV·s D．J·s
二、填空题（共4题）
15．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长______的方向移动。
16．热辐射
（1）概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的___________有关，所以叫热辐射。
（2）特点：温度升高时，热辐射中波长较___________的成分越来越强。
（3）黑体：能够完全吸收入射的各种波长的___________而不发生反射。
17．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，___________．
18．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射（________）
三，计算题（共4题）
19．在隔离防治新型冠状病毒期间，火车站、地铁站、各小区等处常使用红外线测温仪测体温，以达到早发现、早隔离的效果。与可见光一样，红外线是一种波。人体辐射的红外线波长约为，其频率约为多少？其能量子的值为多少？
20．太阳帆飞船是利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，由于太阳光具有连续不断、方向固定等特点，借助太阳帆为动力的航天器无须携带任何燃料．在太阳光光子的撞击下，航天器的飞行速度会不断增加，并最终飞抵距地球非常遥远的天体．现有一艘质量为m的太阳帆飞船在太空中运行，其帆面与太阳光垂直．设帆能90%地反射太阳光，帆的面积为S，且单位面积上每秒接受到的太阳辐射能量E0，已知太阳辐射的光子的波长绝大多数集中在波长为2×10-7m～1×10-5m波段，计算时可取其平均波长为λ0，且不计太阳光反射时频率的发化．已知普朗克常量h
（1）每秒钟射到帆面的光子数为多少？
（2）由于光子作用，飞船得到的加速度为多少？
21．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）
参考答案
1．C
【详解】
A．在磁体外部磁感线总是从N极指向S极，在磁体内部磁感线总是从S极指向N极，故A错误；
B．磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身性质决定的，与电流元所受到的磁场力无关，故B错误；
C．由安培分子电流假说可知，电流的磁场是由电荷的运动产生的，故C正确；
D．一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射强度越大，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元，Ａ选项正确，不符合题意；
B．1831年法拉第发现了电磁感应现象，B正确，不符合题意；
C．牛顿提出了万有引力定律，但测得引力常量G的数值的是卡文迪许,C错误，符合题意；
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，D正确，不符合题意。
故选C。
3．A
【详解】
根据可知，光子的能量与频率成正比，波长成反比；光子的速度为c，为定值；
故选A.
4．D
【详解】
A．根据万有引力定律得
变形得
所以，是与中心天体质量有关的恒量，A错误；
B．牛顿发现的万有引力定律中，引力常量是由卡文迪许通过扭秤测得的，B错误；
C．库仑通过库仑扭秤实验发现的库仑定律，并没有测出电子的电量，C错误；
D．普朗克提出了能量子假说中，普朗克常量的单位是J·s，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
普朗克能量子假说完美地解决了经典物理学在黑体辐射问题上遇到的困难，并且为爱因斯坦光子理论、玻尔原子理论奠定了基础.故ABC错误，D正确．
故选：D
6．B
【解析】
伽利略猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，但没有直接用实验进行验证，A错误；法拉第首次提出场的概念，并且采用电场线来直观地描绘了电场，B正确；牛顿发现了万有引力，而卡文迪许测出了引力常量，C错误；普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，D错误．
7．D
【详解】
AD、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，故A不符合题意，D符合题意；
BC、黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，则辐射强度的极大值也就越大，辐射强度最大的电磁波的波长越短．故BC不符合题意．
故选D
8．A
【详解】
由
代入数据可得每个光子的能量
故选A。
9．C
【详解】
温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波，选项A错误；普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”，选项B错误；黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温度有关，选项C正确；常温下我们看到物体是因为物体在不断反射可见光，不是物体辐射电磁波，选项D错误.
10．B
【详解】
AD.黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，AD错误；
BC.黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，C错误B正确；
11．B
【详解】
A．a光照射产生的条纹间距大于b光照射产生的条纹间距，根据双缝干涉条纹的间距公式
知，a光的波长大于b光的波长，a光频率较小，A错误．
B．a光的频率小于b光的频率，a光的频率小，折射率小，知a的传播速度较大，故B正确；
CD． a光的频率小，而可得a光光子能量比较小，折射率小， C错误D错误。
故选B.
12．D
【详解】
A．根据黑体辐射理论可知，一切物体都在辐射电磁波，故A正确；
B．根据黑体辐射规律可知，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；
C．能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故C正确；
D．物体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与其它因素有关，比如物体的形状，故D错误。
本题选不正确的，故选D。
13．C
【详解】
A．b光的偏折程度比a大，则b的折射率大， 故b的频率较大，A说法正确，故A不符合题意。
B．根据可知，b光的频率大于a光，故b光光子能量较大，B说法正确，故B不符合题意。
C．因为b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率。C说法不正确，故C符合题意。
D．根据公式可知，a的折射率小，所以a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中的速度，故D说法正确，故D不符合题意。
故选C。
14．A
【详解】
根据公式：
可解得普朗克常量的单位：，故A正确，BCD错误。
故选A．
15．较短
16．温度 短 电磁波
【详解】
（1）概念：一切物体都在辐射电磁波，且辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。
（2）特点：温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。
（3）黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。
17．普朗克 爱因斯坦
【详解】
在普朗克出的量子说启发下，爱因斯坦提出了光子说；
光子的能量，其中h称为普朗克常量，由公式可知，其单位为。
18．正确
【详解】
黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑色的，有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来很明亮，故此说法正确。
19．，
【详解】
人体辐射的红外线波长约为10μm，其频率
其能量子的值
20．（1）（2）
【详解】
（1）每秒光照射到帆面上的能量：
光子能量：
所以每秒射到帆面上的光子数：
解得： ．
（2）每个光子的动量，光射到帆面被反弹，由动量定理，且光能90%的反射太阳光，有：
解得：
对飞船，由牛顿第二定律，有：F=ma ，解得：
21．个
【解析】
每个光子
每秒发射光子数个
解得：个