上海市龙柏高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：2.1拨开黑体辐射的疑云 配套作业（含解析）

2.1拨开黑体辐射的疑云
1．某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·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1.3×10－13 J
D．光子数约为每秒3.8×1017个
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．关于热辐射，下列说法中正确的是(　　 )
A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关
B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的
C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值
D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动
4．下列宏观概念中，是量子化的为（ ）
A．物体的质量
B．弹簧振子的能量
C．汽车的个数
D．卫星绕地球运行的轨道
5．如图所示为、温度时的黑体辐射强度与波长的关系，则两温度的关系为（ ）
A． B．
C． D．无法确定
6．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10-18J，已知可见光的平均波长为0.6 μm，普朗克常数h=6.63×10-34J·s，恰能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为 ( )
A．1个 B．3个 C．30个 D．300个
7．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
8．一盏电灯发光功率为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
9．黑体辐射的实验规律如图所示，由下图可知(　　)
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
10．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
11．下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的（ ）
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体热辐射的强度与波长无关
D．黑体辐射无任何规律
12．已知功率为100w的灯泡消耗电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c=3.0×108m/s，普朗克常量h=6.63×10－34J·s，假定所发出的可见光的波长都是560nm，计算灯泡每秒内发出的光子数。
13．已知人眼瞳孔的直径为，一秒钟进入瞳孔个波长为的光子时就能引起视觉。若辐射功率为的点光源能发出波长为的光，则此光源能被人眼看到的最大距离是多少？
14．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）
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
AB．该激光的波长比可见光的波长长，属于红外线．故A错误，B正确．
C．光子能量 E＝h＝6.63×10﹣34×J＝1.326×10﹣19 J．故C错误．
D．每秒钟发出的光子数 n＝＝≈3.8×1016个．故D错误．
2．B
【解析】
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．
点晴：解决本题的关键知道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．
3．C
【解析】
A、辐射强度按照波长的分布情况随物体的温度而有所不同,这是热辐射的一种特性,故A错误.?
B、黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，但不是所黑体一定是黑的，故B错误；
C、根据黑体辐射规律可以知道一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，故C正确；
D、温度升高时,黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，故D错误；
故选C
4．C
【解析】
【分析】
量子一词来自拉丁语quantus，意为“多少”，代表“相当数量的某事”．在物理学中常用到量子的概念，量子是一个不可分割的基本个体．例如，一个“光的量子”是光的单位．而量子力学、量子光学等等更成为不同的专业研究领域．其基本概念是所有的有形性质也许是“可量子化的“．“量子化“指其物理量的数值会是一些特定的数值，而不是任意值．
【详解】
汽车的个数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．
5．B
【解析】
【详解】
根据黑体辐射的实验规律可知，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以。
A. 与分析结果不符，故A不符合题意；
B. 与分析结果相符，故B符合题意；
C. 与分析结果不符，故C不符合题意；
D. 无法确定与分析结果不符，故D不符合题意；
6．B
【解析】
【详解】
每个光子的能量为E0=hγ＝h，能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E=10-18J，由E=nE0得能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少，故B正确，ACD错误；
7．A
【解析】
【分析】
【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.
8．A
【解析】
【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。
9．AC
【解析】
从图中可以看出，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，故本题选AC．
10．BCD
【解析】
【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.
11．AB
【解析】
【详解】
A.黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，选项A正确；
BCD.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确，CD错误．
12．1.4×1019个
【解析】
【详解】
波长为λ的光子能量为：
，
设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为P，则
，
式中，k=5%是灯泡的发光效率。得：光子数
，
代入题给数据得：n=1.4×1019（个）。
13．
【解析】
【详解】
每个能量子（光子）的能量为
点光源一秒钟辐射的光子数为
。
欲能引起视觉，有
14．个
【解析】
【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．