4.1普朗克黑体辐射理论 自主提升过关练（word版含答案）

4.1普朗克黑体辐射理论 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。为了得出黑体辐射公式，下列哪位科学家首先把能量子引入物理学（　　）
A．普朗克 B．瑞利 C．爱因斯坦 D．波尔
2．能正确解释黑体辐射实验规律的是（　　）
A．能量的连续经典理论
B．普朗克提出的能量量子化理论
C．以上两种理论体系任何一种都能解释
D．牛顿提出的微粒说
3．关于量子理论及相对论的几个描述中，以下说法正确的是（　　）
A．普朗克在提出能量子模型以前，就已经成功地解释了黑体辐射的实验规律
B．物理史上的“紫外灾难”是说在研究黑体辐射时，很多研究者因受辐射过多而失去了生命
C．爱因斯坦的相对论认为时间、空间、质量都是相对的，即这些量都与物体的运动速度有关
D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用
4．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　）
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
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
5．于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（ ）
A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射
C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍
D．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
6．第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量h来定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的值为，则h的单位“”用国际单位制中的基本单位表示为（　　）
A． B． C． D．
7．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温为37℃，它发出的最强的热辐射的波长为，根据热辐射理论，与辐射源的绝对温度的关系近似为，普朗克常量。那么老鼠发出最强的热辐射的波长和老鼠发出的这种最强的热辐射每份能量子（又叫作光子）的能量分别是（　　）
A． B．
C． D．
8．关于电磁场、电磁波下列说法正确的是（　　）
A．变化的磁场一定能产生变化的电场
B．红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低
C．观察者接近频率恒定的波源时，接收到波的频率比波源的频率小
D．黑体会吸收任何射向它的电磁波，而不向外辐射电磁波
9．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
10．下列物理学常量单位正确的是（　　）
A．引力常量N·kg2/m2 B．阿伏加德罗常数mol-1
C．静电力常量N·C2/m2 D．普朗克常量J/s
11．下列能正确解释黑体辐射实验规律的是（ ）
A．能量连续的经典理论
B．普朗克提出的能量量子化理论
C．能量连续的经典理论和普朗克提出的能量量子化理论都能解释
D．牛顿提出的能量微粒说
12．关于下列物理常数，单位正确的是（　　）
A．静电常量k N·kg2/m2 B．普朗克常量h J·s
C．动摩擦因数 N/kg D．电阻率
13．对光电效应的理解正确的是（ ）
A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子
C．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
14．关于黑体和黑体辐射，下列叙述正确的是(　 　)
A．爱因斯坦通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射电磁波
C．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
D．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
15．许多物理学家的科学研究推动了物理学的进步，对以下几位物理学家所作科学贡献的表述中，与事实相符的是（　　）
A．伽利略根据理想斜面实验，得出自由落体运动是匀变速直线运动
B．法拉第不仅提出场的概念，而且发明了人类历史上第一台发电机
C．爱因斯坦为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化假设
D．胡克等人提出如果行星的轨道是圆形，太阳与行星间的引力与距离的平方成反比
二、解答题
16．太阳的辐射功率（太阳每秒辐射的能量）为，已知射到大气层的太阳能只有45%到达地面，另有55%被大气层吸收和反射，而未到达地面．若射到地球上的太阳光可视为垂直于地球表面，把太阳光看成是频率为的单色光，求地球表面上的面积每秒接收到多少个光子？已知太阳到地球的距离为．（最后结果保留两位有效数字）
17．纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10W的氩激光器，能发出波长的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要的能量，求：
（1）每次“点焊”视网膜的时间．
（2）在这段时间内发出的激光光子的数量．
参考答案
1．A
【详解】
1900年底普朗克大胆假设能量只能是最小能量值的整数倍，这个最小能量值叫做能量子，把能量子引入物理学。
故选A。
2．B
【详解】
ABC．根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，故B正确，AC错误；
D．牛顿提出的微粒说只能局限于解决宏观物体的低速运动，不能解释黑体辐射实验规律，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】
A．普朗克引入了能量子的概念，才很好的解释了黑体辐射的实验规律，选项A错误；
B．“紫外灾难”指的是用经典电磁理论描述黑体辐射规律时得到的荒谬推论，不是自然灾害，选项B错误；
C．相对论认为时间、空间和质量都是相对的，与运动速度有关，选项C正确；
D．经典物理学适用于宏观物体及低速运动，不适用于微观物质和高速运动，选项D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．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A错误；
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，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错误，C正确；
D．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，这个小孔就成了一个黑体，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
A．一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面情况有关，但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，A错误；
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，B正确；
C．根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍，C正确；
D．根据量子化的理论，黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，D正确。
故选A。
6．B
【详解】
h的单位是J s，则
故选B。
7．B
【详解】
由题意
则
根据公式
故选B。
8．B
【详解】
A．均匀变化的磁场将产生恒定的电场，A错误；
B．红外线测温仪根据人体发射的红外线强弱判断体温的高低，B正确；
C．观察者接近频率恒定的波源时，根据多普勒效应，接收到波的频率比波源的频率大，C错误；
D．黑体会吸收任何射向它的电磁波，也向外辐射电磁波，D错误。
故选B。
9．B
【详解】
A．实际物体辐射电磁波情况与温度、表面情况、材料都有关，故A错误；
B．能完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫做黑体，故B正确；
C．单个光子通过单缝后，要经过足够长的时间，底片会出现完整的衍射图样，故C错误；
D．光子通过单缝后，体现的是粒子性，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
A．由
得
G的单位是N m2/kg2，故A错误；
B．阿伏加德罗常数单位：mol 1，故B正确；
C．由
得
k 的单位是N m2/C2，故C错误；
D．由
得
h的单位是，即J s，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】
黑体辐射的实验规律，只有用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确，ACD三项错误。
12．B
【详解】
A ．由物理公式可知
k的单位是 ，A错误；
B．由物理公式
h的单位是 ，B正确；
C．动摩擦因数仅仅是一个数值，没有单位，C错误；
D．由物理公式可知
的单位是，D错误；
故选B。
13．BC
【详解】
按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小。
故选BC。
14．BC
【详解】
A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，A错误．
B.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射电磁波，是一个理想模型，B正确．
C.根据黑体辐射规律可知，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，C正确．
D.黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，D错误．
15．BD
【详解】
A．伽利略根据理想斜面实验结论合理外推，得出自由落体运动是匀变速直线运动。故A错误；
B．法拉第不仅提出场的概念，而且发明了人类历史上第一台发电机。故B正确；
C．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化假设。故C错误；
D．胡克等人提出如果行星的轨道是圆形，太阳与行星间的引力与距离的平方成反比。故D正确。
故选BD。
16．个
【详解】
设想有一个以太阳中心为球心，以太阳到地球表面距离（近似等于太阳到地球的距离R）为半径的大球，这个大球面上单位面枳每秒接收到辐射的功率为：
（式中P为太阳的辐射功率）
则地球表面上的面积每秒接收到的能量：
设地球表面上的面积每秒接收到的光子数为n，由于光子的能量为，则：
个．
17．（1） （2）个
【详解】
(1)已知激光器的功率P=10W，每次“点焊”需要的能量E=2×10-3J，根据E=Pt得，每次“点焊”视网膜的时间是
(2)设每个光子的能量为E0，则
在这段时间内发出的激光光子的数量