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练习

第四章　原子结构和波粒二象性

1　普朗克黑体辐射理论

课后·训练提升

一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)

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

答案:D

解析:物体的质量、物体的动量、导体中的电流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,故选项A、B、C错误;东北虎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,故选项D正确。

2.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

答案:C

解析:无论温度高低,黑体都会辐射所有波长的电磁波,故选项A、B错误;同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强,故选项C正确;温度升高,辐射强度的最大值向短波方向移动,故选项D错误。

3.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6ε的绿光射入瞳孔,眼睛就能察觉,普朗克常量为6.63×10-34 J·s,光速为3.0×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　)

A.2.3×10-18 W B.3.8×10-19 W

C.7.0×10-48 W D.1.2×10-48 W

答案:A

解析:绿光能量子ε=hν==3.8×10-19J,最小功率P=W=2.3×10-18W,故选项A正确。

二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)

4.下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是(　　)

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.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

D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

答案:ACD

解析:一切物体都在辐射电磁波,故选项A正确。物体辐射电磁波的情况不仅与温度有关,还与其他因素有关,故选项B错误。黑体辐射强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动,故选项C正确。能完全吸收入射到其表面的电磁辐射,这样的物体称为黑体,故选项D正确。

5.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.能量子约为1.3×10-18 J

D.能量子数约为每秒3.8×1016

答案:BD

解析:波长的大小大于可见光的波长,属于红外线,故选项A错误,B正确。能量子ε=h=6.63×10-34×J=1.326×10-19J,故选项C错误。每秒发出的能量子数n==3.8×1016,故选项D正确。

三、非选择题

6.太阳的辐射功率为3.86×1026 W,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ν=5×1014 Hz的单色光,太阳到地球的距离为r=1.5×1011 m。求地球表面上1 cm2的面积每秒接收到多少个能量子?(最后结果保留两位有效数字)

答案: 1.9×1017

解析: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积接收到辐射的功率为

P0'=(式中P为太阳的辐射功率)

则地球表面上1cm2的面积每秒接收到的能量

E0=P0'×45%×10-4m2×1s=×10-4J=6.15×10-2J

设地球表面上1cm2的面积每秒接收到的能量子数为n,则

n==1.9×1017。