上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：2.1拨开黑体辐射的疑云 课时作业（含解析）

2.1拨开黑体辐射的疑云
1．温度最高的恒星表面颜色呈现（　　）
A．白色 B．红色 C．蓝色 D．黄色
2．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（ ）
A． B． C． D．
3．物理学家金斯说过：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认，它是关系到保证宇宙存在的。如果说h严格等于零，那么宇宙的物质、宇宙的物质能量，将在十亿万分之一秒的时间内全部变为辐射。”其中h是普朗克常量，关于它的单位，若用国际单位制的基本单位可表示为（　　）
A．kg·m2/s2 B．kg·m/s2 C．kg·m2/s D．kg·m2·s3
4．科学家发现，在真空中的两块不带电的金属板相距很近时，它们之间会存在一种作用力。这一现象的实质是与量子力学中的真空零点能相关的宏观现象，可以形象理解为金属板之间充满了具有能量的电磁波，当它们相互靠近时（如图所示），两板间的一些波会逐渐被“挤压”出去，使得周围空间的能量高于两板之间的能量，推动它们继续靠近，从而表现得像是存在一种作用力的效果。已知这种作用力F与普朗克常量h、真空中电磁波的波速c、平行金属板间的距离d以及两板间的正对面积S有关。你可能不会求解F的表达式，但根据所学的知识你可以对F表达式的合理性做出一些判断。根据你的判断，下列关于F的表达式可能正确的是（式中的η是无单位的物理常量）（　　）
A． B． C． D．
5．下列描绘两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．
6．光子的能量与之成正比的是（　　）
A．光速 B．光的频率 C．光的波长 D．光速的平方
7．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
8．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( )
A．温度 B．材料 C．表面状况 D．以上都正确
9．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
10．把“能量子”概念引入物理学的物理学家是（ ）
A．普朗克 B．麦克斯韦 C．托马斯·杨 D．赫兹
11．提出能量子概念并解释了黑体辐射规律的科学家是（　　）
A．牛顿 B．爱因斯坦 C．普朗克 D．霍金
12．根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)(　　)
A． B． C．hλ D．
13．下列说法中正确的是(　　)
A．在海边，海浪一阵阵推向海滩，说明机械波的能量是量子化的
B．在电磁波的发射中，频率越高的电磁波越容易发射出去
C．不同频率的光在真空中传播时，波速相同
D．在照相机镜头前加装增透膜，可以减弱反射光的影响
14．根据黑体辐射的实验规律，以下判断正确的是（ ）
A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
B．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，而是处在最大波长与最小波长之间
C．温度越高，辐射强度的极大值就越大
D．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短
参考答案
1．C
【解析】
恒星表面颜色主要有四种，分别是红、黄、白、蓝，恒星表面颜色取决于它的表面温度，温度越高，颜色越偏蓝，故温度最高的恒星表面颜色呈现蓝色，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【解析】
绿光光子能量：E=hν==3.8×10-19J．每秒钟最少由6个绿光的光子射入瞳孔，所以：，故选A.
3．C
【解析】
根据能量子表达式可知
用国际单位制的基本单位可表示为
故ABD错误，C正确。
故选C。
4．A
【解析】
从量纲分析的角度来分析，F的单位为，其中普朗克常量h的单位为，化为国际标准单位为：，故的单位为，单位为，单位为，单位为，故A符合题意，正确，BCD不符合题意，错误。
故选A。
5．A
【解析】
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，故B、D错误．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，故C错误，A正确．故选A．
点睛：要理解黑体辐射的规律：温度越高，辐射越强越大，温度越高，辐射的电磁波的波长越短．
6．B
【解析】
根据可知，光子的能量与光的频率成正比。
故选B。
7．C
【解析】
本题考查黑体辐射的基本知识。
【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。
8．A
【解析】
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强度按波长的分布只与黑体的温度有关，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A正确，BCD错误。
故选A。
9．C
【解析】
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，故选项D错误．
点睛：本题考查黑体的相关知识，在学习过程中注意掌握．
10．A
【解析】
A．普朗克引入能量子概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合的非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故A正确；
BCD．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在，托马斯·杨首次用实验观察到了光的干涉图样，故BCD不合题意．
故选A。
11．C
【解析】
1900年，德国柏林大学教授普朗克首先提出了“量子论”。在同一年的12月24日普朗克用能量量子化的假说，成功地解释了黑体辐射规律，故ABD错误，C正确。
故选C。
12．A
【解析】
光子能量为：E=hv，光子频率、波长、光速之间关系为，联立可得：，故A正确，BCD错误．
13．BC
【解析】
A．机械波的波峰虽然是不连续的，但机械波蕴含的机械能是连续的，非量子化的，故A与题意不符；
B．在电磁波的发射中，频率越高的电磁波能量越大，越容易发射出去，故B与题意相符；
C．所有的光在真空中的速度都是相等的，与频率的大小无关，故C与题意相符；
D．反射光属于偏振光，在照相机镜头前加装偏振片，可以减弱反射光的影响，故D与题意不符。
故选BC。
14．BCD
【解析】
AB．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，而是处在最大波长与最小波长之间，故A错误，B正确；
C．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，故C正确；
D．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D正确。
故选BCD。