高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 普朗克黑体辐射理论课后测评

4.1　普朗克黑体辐射理论

一、选择题(本题共7小题，每题6分，共42分)

1．关于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是(　A　)

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

解析：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；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；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；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。

2．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为(　D　)

A．4∶5　4∶5 B．5∶4　4∶5

C．5∶4　5∶4  D．4∶5　5∶4

解析：两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4，根据E＝NE0可得光子能量之比为4∶5；再根据E0＝hν＝h，光子能量与波长成反比，故光子波长之比为5∶4，故D正确。

3．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　C　)

A．温度高的物体向外辐射电磁波，温度低的物体只吸收不辐射电磁波

B．爱因斯坦为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”

C．黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温度有关

D．常温下我们看到物体是因为物体在不断辐射电磁波

解析：温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波，选项A错误；普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”，选项B错误；黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温度有关，选项C正确；常温下我们看到物体是因为物体在不断反射可见光，不是物体辐射电磁波，选项D错误。

4．在自然界生态系统中，蛇与老鼠等生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它通过接收热辐射来发现老鼠的存在。假设老鼠的体温约为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmax，根据热辐射的理论，λmax与辐射源的绝对温度T的关系近似为λmaxT＝2.90×10－3 m·K，已知T＝(t＋273)K，则老鼠发出的最强的热辐射的波长为(　B　)

A．7.8×10－5 m B．9.4×10－6 m

C．1.16×10－4 m  D．9.7×10－8 m

解析：老鼠的体温为37 ℃，热力学温度T＝310 K，据λmaxT＝2.90×10－3 m·K可得λmax＝ m＝9.4×10－6 m，故B项正确。

5．(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，这是黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图像，则下列说法正确的是(　AD　)

A．T1＞T2

B．T1<T2

C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低

D．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

解析：一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关。实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。从题图中可看出，λ1<λ2，则T1＞T2。本题正确选项为A、D。

6．(多选)对于带电微粒在辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是(　ABD　)

A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收

B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍

C．吸收的能量可以是连续的

D．辐射和吸收的能量是量子化的

解析：根据普朗克能量子假说，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的辐射、吸收要一份份地进行，故选项A、B、D正确。

7．(多选)美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特由于发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性而获得诺贝尔物理学奖。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(　ACD　)

A．微波的波长小于可见光的波长

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

解析：根据电磁波谱可知A正确；微波是电磁波，可在真空中传播，B错误；由热辐射、物理学史知识可知C、D正确。

二、非选择题(共8分)

8．(8分)在隔离防治新型冠状病毒期间，火车站、地铁站、各小区等处常使用红外线测温仪测体温，以达到早发现、早隔离的效果。与可见光一样，红外线是一种波。人体辐射的红外线波长约为10 μm，其频率约为多少？其能量子的值为多少？

答案：3×1013 Hz　2×10－20 J

解析：人体辐射的红外线波长约为10 μm，其频率为ν＝＝ Hz＝3×1013 Hz，其能量子的值ε＝hν＝6.63×10－34×3×1013 J≈2×10－20 J。