4.1 普朗克黑体辐射理论-基础练习（Word版含答案）

4.1、普朗克黑体辐射理论
一、选择题（共16题）
1．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重要的贡献，他们也创造出了许多物理学研究方法。下列说法中正确的是（　　）
A．元电荷、点电荷、质点都是理想化模型
B．普朗克提出能量子假说，从此把物理学带进了量子世界
C．首先把实验和逻辑推理结合起来的科学家是亚里士多德
D．库仑利用扭秤完成了对电荷间作用力的研究并测出了静电力常量
2．关于黑体辐射的强度与波长的关系,如图正确的是(　　)
A．B．C．D．
3．物理学的发展离不开物理学家的科学研究，以下符合史实的是（　　）
A．法拉第用电场线来形象描述电场，它是真实存在的
B．普朗克提出了能量量子假设，基于此他又提出了光子说
C．奥斯特发现了电流的磁效应，使人们突破了对电与磁认识的局限性
D．楞次发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善
4．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．在研究同一物体于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表示物体在不同温度下辐射电磁波的强度，则由Mλ—λ图线可知，同一物体在不同温度下，将：　
A．向外辐射相同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．向外辐射的最大辐射强度随温度升高而减小．
D．向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长向短波方向偏移．
5．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为（ ）
A．个 B．个
C．个 D．个
6．黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献，如图所示，图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出（　　）
A．温度越高，辐射电磁波的波长越短
B．温度越低，辐射电磁波的波长越长
C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强
D．不同温度时辐射强度的最大值变化无规律可循
7．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
8．下列说法正确的有（ ）
A．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
B．照相机镜头涂有增透膜，各种颜色的可见光能几乎全部透过镜头
C．电磁波频率的大小取决于在某种介质中传播的速度和波长的大小
D．感染新冠病毒者体温升高时，热辐射的强度极大值向波长较长方向移动
9．下列说法中正确的是（　　）
A．伽利略预言了电磁波的存在
B．变化的磁场能产生电场，变化的电场不能产生磁场
C．焦耳最早提出能量量子化假说
D．黑体是一种理想模型，其辐射强度只与温度有关
10．伽利略、牛顿、爱因斯坦、霍金，这一串光辉的名字将永载世界科学的史册．关于他们 对物理学的贡献，下列说法正确的是（ ）
A．伽利略主张用实验——数学方法研究自然规律
B．牛顿被誉为第一个称量地球质量的人
C．爱因斯坦创立能量子概念
D．霍金最先提出黑洞概念
11．下列说法不正确的是（　　）
A．第一类永动机违背了能量守恒定律
B．安培提出的“分子电流假说”成功解释了磁化现象
C．普朗克为解释黑体辐射实验规律提出了能量子的假设
D．只要穿过闭合导体回路的磁场发生变化，闭合回路中就一定会产生感应电流
12．“千克”这一基本单位原由国际千克原器来定义。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂依合金制成的圆柱体，高度和直径均为，原型保存在巴黎国际计量局。因受空气污染和氧化等因素影响，国际千克原器的质量出现细微变化，已难以适应现代精密测量要求。因此科学界一直想用一种基于物理常数的定义来取代。2018年11月16日，第26届国际计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义，即。该决定已于2019年5月20日生效。此次标准实施后，国际单位制中7个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，保证了国际单位的长期稳定性和通用性。以下说法正确的是（ ）
A．普朗克常量h是一个无单位的常量
B．普朗克常量h的单位等效于
C．普朗克常量h的单位等效于
D．普朗克常量h的单位等效于
13．2018年诺贝尔物理学家授予给科学家阿赫阿什金，以表彰他在激光镊子方面所做出的贡献，激光镊子是指利用激光在物体上的折射作用对物体施加作用力，从而达到操作微小物体的目的，激光束并非完全是平行光，光束中存在一个最细的部位，称为光源，当物体处于光腰下方时，由于激光的作用，物体会受到激光向上的力，当物体处于光腰上方时，由于激光的作用，物体会受到向下的力，从而使物体总能束缚在光腰部位。现在研究某个物体的受力，如图所示，只考虑入射的1、2两束激光，它们原本与书脂呈一定夹角，经过物体析射后光线刚好沿着竖直方向向上，且所有光线都经过折射透过了物体，两束光线强度相同，两束激光的总功率为P，激光频率为。以下说法错误的是（ ）

A．单位时间透过物体的光子个数为
B．通过物体的光子动最为
C．两束光线对物体产生的作用力竖直向下
D．可知物体此时位于光腰的下方
14．下列叙述正确的是（ ）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
15．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是（　　）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体的热辐射实质上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
16．下列说法正确的是(　　)
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，不反射
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．普朗克最先提出了能量子的概念
二、填空题
17．黑体：某种物体能够______入射的各种波长的电磁波而不发生______，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
18．判断下列说法的正误。
（1）黑体一定是黑色的物体。( )
（2）能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。( )
（3）温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。( )
（4）能量子的能量不是任意的，其大小与带电微粒的振动频率成正比。( )
（5）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。( )
19．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波( )
20．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、综合题
21．一定功率的小灯泡发出的光向四周均匀辐射，平均波长为，在距离d处，每秒种落在垂直于光线方向、面积为S的球面上的光子数为N，普朗克常量为h，小灯泡的发光频率为多大？
22．某装置是一个高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J、波长的紫外激光。已知普朗克常量，求：
（1）紫外激光能量子的值；
（2）该紫外激光所含光子数。
23．太阳光垂直照射到地面上时，地面接收太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%．
（1）假如认为可见光的波长约为，日地间距离，普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？
（2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．点电荷、质点都是理想化模型，元电荷是方便表示电荷的电量提出的一种最小单位，所以A错误；
B．普朗克提出能量子假说，从此把物理学带进了量子世界，所以B正确；
C．首先把实验和逻辑推理结合起来的科学家是伽俐略，所以C错误；
D．库伦利用扭秤完成了对电荷间作用力的研究，但是静电力常量并没有测量出，在库伦的年代还没有电荷量的准确定义和数值，所以D错误；
故选B。
2．B
【详解】
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正确，ACD错误．
3．C
【详解】
A．电场线是假想的线，并非真实存在的，A错误；
B．爱因斯坦提出了光子说，B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，使人们突破了对电与磁认识的局限性，C正确；
D．法拉第发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，D错误。
故选C。
4．D
【详解】
试题分析：由图可知，同一物体在不同温度下向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的升高而增大；同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长范围随温度的升高而增大；同一物体在不同温度下向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增加；同一物体在不同温度下随温度的增加向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长向短波方向偏移．选项D正确．
5．A
【详解】
光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W灯泡每秒产生光能，设灯泡每秒发出的能量子数为n，则能量为
在以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数
个个
故A正确。
故选A。
6．C
【详解】
AB．无论温度高低，黑体都会产生所有波长的电磁波，故AB错误；
C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确；
D．温度升高，辐射强度的最大值向短波长、高频率的方向移动，故D错误。
故选C。
7．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。
8．A
【详解】
A．全息照相利用了激光频率单一，具有相干性好，故A正确；
B．照相机镜头涂有增透膜，但并不是各种颜色的可见光全部透过镜头，故B错误；
C．电磁波频率取决于振源的频率，故C错误；
D．随着温度的升高黑体辐射的强度的极大值向波长较短的方向移动，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，选项A错误；
B．根据麦克斯韦电磁理论，则变化的磁场能产生电场，变化的电场也能产生磁场，选项B错误；
C．普朗克最早提出能量量子化假说，选项C错误；
D．黑体是一种理想模型，其辐射强度只与温度有关，选项D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A、伽利略主张用实验——数学方法研究自然规律，是第一个把实验引进力学的科学家，利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律，故A正确；
B、卡文迪许测量出了引力常量的值，卡文迪许被称为“第一个称量出地球质量的人”，故B错误；
C、普朗克创立能量子概念，故C错误；
D、黑洞概念早在18世纪就已经提出， 霍金不是最先提出黑洞概念，故D错误；
故选A．
11．D
【详解】
A．第一类永动机违背了能量守恒定律，选项A正确，不符合题意；
B．安培提出的“分子电流假说”成功解释了磁化现象，选项B正确，不符合题意；
C．普朗克为解释黑体辐射实验规律提出了能量子的假设，选项C正确，不符合题意；
D．只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合回路中就一定会产生感应电流，选项D错误，符合题意。
故选D。
12．C
【详解】
A．根据，可得，则普朗克常量h的单位为，故A错误；
B．根据牛顿第二定律
可知，则
故B错误；
CD．根据功的定义
可知
则
故C正确，D错误；
故选C。
13．D
【详解】
A．一个光子的能量 =hv，单位时间通过物体的能量E=P，单位时间通过物体的光子个数为
故A不合题意；
B．根据，，得通过物体的光子动量
故B不合题意；
CD．如图所示，光腰位于物体的下方，由于使物体总能束缚在光腰部位，所以两束光线对物体产生的作用力竖直向下。故C不合题意，D符合题意。
故选D.
14．AD
【详解】
A．根据热辐射定义知一切物体都在辐射电磁波，A正确；
BCD．根据热辐射和黑体辐射的特点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，BC错误、D正确。
故选AD。
15．ACD
【详解】
A．由热辐射的定义：任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的性质。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射，可知一切物体都在辐射电磁波，故A正确；
B．黑体辐射的特点是：理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电磁辐射，并将这些辐射转化为热辐射，其光谱特征仅与该黑体的温度有关，与黑体的材质无关；根据热辐射和黑体辐射的特点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，而黑体辐射只与黑体的温度有关，故B错误；
CD．普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故CD正确。
故选ACD。
16．BCD
【详解】
A.一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还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；故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，故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，故C正确；
D. 普朗克最先提出了能量子的概念，选项D正确.
17． 完全吸收 反射
【解析】
略
18． 错误 正确 正确 正确 正确
【解析】
略
19．错误
【详解】
物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，故原题说法错误。
20．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。
21．
【详解】
设灯泡的功率为P，距离灯泡d处单位面积的功率
根据能量守恒
联立解得
22．（1）；（2）个
【详解】
（1）由能量子公式与频率、波长和光速的关系可得，紫外激光能量子的值为
（2）该紫外激光所含光子数
个
23．（1）个 （2）
【详解】
(1)设地面上垂直于阳光的面积上每秒钟接收的可见光光子数为n，则有
设想一个以太阳为球心、以日地间距离为半径的大球面包围着太阳，大球面接收的光子数即等于太阳辐射的全部光子数，则所求可见光光子数
联立得
个．
(2)地球背着太阳的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直．接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，则地球接收太阳光的总功率P，则有
答案第1页，共2页