上海市甘泉高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：2.1拨开黑体辐射的疑云 跟踪训练（含解析）

2.1拨开黑体辐射的疑云
1．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的(　　)
A．物体的质量 B．物体的动量
C．导体中的电流 D．东北虎的个数
2．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0，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h的单位，用国际单位制的基本单位表示，正确的是
A．J·s B．J/s C．kg·m2/s D．kg·m2·s3
3．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要所接收到的功率不低于2.3×10－18W，眼睛就能察觉。已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3×108m/s，人眼能察觉到绿光时，每秒至少接收到的绿光光子数为
A．6 B．60 C．600 D．6000
4．第26届国际计量大会于2018年11月通过决议，正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义，国际测量界的百年夙愿终于实现﹣﹣国际测量体系将全部建立在基本物理常数上，大大提高了计量的稳定性和精确性．比如，最受关注的“千克”，不再以具体实物的质量来定义，而将以量子力学中的普朗克常数h为基准，经过一系列物理换算，算出质量．已知普朗克常数与频率的乘积可以表示能量，下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常数h单位的是（　　）
A．J/s B．Kg．m2/s C．Kg?m2/s3 D．N?m?s
5．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能，若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量) ( )
A．hv B．Nhv/2 C．Nhv D．2Nhv
6．热辐射是指所有物体在一定的热辐射的温度下都要向外辐射电磁波的现象，辐射强度是 指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量.在研究某一 黑体热辐射时，得到了四种温度下黑体强度与波长的关系如图.图中横轴λ表示电磁波的 波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由辐射强度图线可知，同一黑体在不同 温度下( )
A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同
B．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小
C．辐射强度的极大值随温度升高而向长波方向移动
D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动
7．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（　　）
A．物体的带电荷量
B．物体的质量
C．物体的动量
D．学生的温度
8．关于黑体辐射图象，下列判断正确的是__________.
A．T1B．T1>T2>T3>T4
C．测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度
D．测量某黑体任一波长的光的辐射强度可以得知其温度
9．某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m，功率为5.0×10-3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，该激光器发出的
A．是紫外线 B．是红外线
C．光子能量约为1.3×10-18J D．光子数约为每秒3.8×1016个
10．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国物理学家，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中正确的是
A．微波是指波长在到之间的电磁波
B．微波和声波一样都只能在介质中传播
C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
11．2019 年北京时间 4 月 10 日 21 时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T： ，其中 h 为普朗克常量，c 为真空中的光速，G 为万有引力常量，M 为黑洞质量，k 是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（ ）
A． B． C． D．
12．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．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
13．第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”的数值为，根据能量子定义，的单位是______，该单位用国际单位制中的力学基本单位表示，则为______．
14．（1）功率为P的光源向四周发出光子，光速为c，光波的波长为，普朗克常量为h，求每秒发出的光子数．
（2）在离光源d处有一挡板挡光，设挡板对光是完全吸收的，且挡板正对光源，求光子在挡板上产生的压强．
参考答案
1．D
【解析】
A．物体的质量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故A错误；
B．物体的动量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故B错误；
C．导体中的电流的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故C错误；
D．东北虎的个数的数值的数量只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的，故D正确。
故选D。
2．C
【解析】
根据每一份能量子等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率，功的公式，牛顿第二定律，进行推导；
【详解】
J不是基本单位，根据功的公式，牛顿第二定律可知，根据每一份能量子等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率可得： ，h用国际单位制的基本单位表示，故C正确，A、B、D错误；
故选C。
【点睛】
关键要掌握国际单位制中力学基本单位：米、千克、秒；及三个公式，，；
3．A
【解析】
绿光光子能量，所以每秒钟最少接收光子数，BCD错误A正确
4．B
【解析】
根据公式E＝hv，因能量E的单位为J，频率v的单位为s﹣1，那么普朗克h单位：，故B正确，ACD错误．
5．C
【解析】
据光子说可知：光子能量与频率有关，一个光子能量为E=hv(h为普朗克常量)，N个光子的能量为Nhv，所以C正确。
思路分析:根据光子能量的关系式E=hv，计算出一个光子的能量，再用总个数乘以一个光子的能量等于总能量。
试题点评：考查光子能量的计算
6．D
【解析】
由辐射强度图线可知，向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的变化而不同，选项A错误；向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增大，选项B错误；由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，选项C错误，D正确。
7．A
【解析】
物体的带电荷量只能是元电荷的整数倍，所以物体的带电荷量是量子化的．故A正确；物体的质量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．故B错误；物体的动量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．故C错误；学生的温度的数值的数量也能取分数或小数，因而是连续的，不是量子化的．故D错误．故选A.
8．BC
【解析】
AB．因随着温度的升高，辐射强度增强，同时辐射强度的极大值向波长较短方向移动，所以T1>T2>T3>T4．故A错误，B正确；
CD．测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其温度，选项C正确，D错误；
故选择BC。
9．BD
【解析】
波长的大小大于可见光的波长，属于红外线．故A错误，B正确．光子能量．故C错误．每秒钟发出的光子数．故D正确．故选BD．
【点睛】
解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系．
10．ACD
【解析】
微波是电磁波中按波长分类波长较小的一种，微波是指波长在到之间的电磁波，故A正确．电磁波的传播不需要介质，故B错误，C正确．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故D正确．
11．BCD
【解析】
根据得
h的单位为J?s=Nms=kg?m2/s，c的单位是m/s，G的单位是N?m2/kg2=kg?m3/s2，M的单位是kg，T的单位是K，代入上式可得k的单位是 ，不等于。
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论相符，选项B正确；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．，与结论相符，选项D正确；
12．ACD
【解析】
A根据热辐射定义知, 一切物体都在辐射电磁波，故A符合题意；
BC.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，故B不符合题意、C符合题意；
D.根据黑体定义知黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，故D符合题意。
13．
【解析】
由，能量的单位为，频率的单位为，故h的单位为，又因能量的单位换成力学基本单位可表示为，则h的单位为
14．（1） （2）
【解析】
（1）单个光子的能量为
光源每秒辐射的能量为P，故每秒发出的光子数为
（2）光源发出的光子均匀分布在以光源为中心的球面上，以d为半径作一个球面，则单位时间内照到挡板单位面积上的光子数为
单个光子的动量为
光压等于单位时间照到挡板单位面积上的光子动量的变化量，而挡板对光是完全吸收的，所以光子在挡板上产生的压强为