作业(十二) 普朗克黑体辐射理论-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册知能达标训练（人教版2019）

作业（十二） 普朗克黑体辐射理论 [基础训练] C.随着温度的升高，黑体辐射强度的极大 1.以下宏观概念，哪个是“量子化”的( 值向波长较短的方向移动 A.木棒的长度 B.物体的质量 D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的 C.物体的动量 D.学生的个数 电磁波 2.(多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的 6.能正确解释黑体辐射实验规律的是( 特点，以下说法正确的是 ( A.能量的连续经典理论 A.以某一个最小能量值一份一份地辐射 B.普朗克提出的能量量子化理论 或吸收 C.以上两种理论体系任何一种都能解释 B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整 D.牛顿提出的能量微粒说 数倍 7.很多地方用红外线热像仪监测人的体温， C.吸收的能量可以是连续的 只要被测者从仪器前走过，便可知道他的 D.辐射和吸收的能量是量子化的 体温是多少。关于其中原理，下列说法正 3.(多选)在实验室或工厂 辐射强度 确的是 () 的高温炉子上开一小孔， A.人的体温会影响周围空气温度，仪器通 小孔可看作黑体，由小孔 过测量空气温度便可知道人的体温 的热辐射特征，就可以确 0 B.仪器发出的红外线遇人反射，反射情况 Wμm 定炉内的温度，如图所示 与被测者的温度有关 就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关 C.被测者会辐射红外线，辐射强度以及按 系图像，则下列说法正确的是 波长的分布情况与温度有关，温度高时 A.T >T 辐射强且较短波长的成分强 B.T <T2 D.被测者会辐射红外线，辐射强度以及按 C.随着温度的升高，黑体的辐射强度都有 波长的分布情况与温度有关，温度高时 所降低 辐射强且较长波长的成分强 D.随着温度的升高，辐射强度的极大值向 8.在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生 波长较短的方向移动 物通过营养关系构成食物链，在维持生态 4.红、橙、黄、绿四种色光中，光子能量最小的是 平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天 ( 敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。 A.红光 B.橙光 假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的 C.黄光 D.绿光 热辐射的波长为入。根据热辐射理论，入与 5.下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是 辐射源的绝对温度T的关系近似为T入= ( ) 2.90×10-3m·K,则老鼠发出的最强的 A.一切物体都在辐射电磁波 热辐射的波长为 () B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度 A.7.8×10-5m B.9.4×10-6m 有关 C.1.16×10-4m D.9.7×10-8m 27 。物理·选择性必修第三册（配RJ版） [能力提升] 12.一个手电筒的灯泡在3V电压下通过 9.(多选)根据黑体辐射的实验规律，以下判 0.25A的电流，灯泡所发出的光经聚光 断正确的是 ( 后形成一个面积为10cm2的平行光束， A.在同一温度下，波长越短的电磁波辐射 如果灯泡消耗的能量有1%转化为波长 强度越大 为0.6m的可见光，求： B.在同一温度下，辐射强度最大的电磁波 (1)沿光的传播方向上1m长的光束内含 的波长不是最长的，也不是最短的，而 光子的个数； 是处在最长与最短波长之间 (2)光束垂直照射的物体表面上平均1s C.温度越高，辐射强度的极大值就越大 内1cm2面积上接收到的光子数。 D.温度越高，辐射强度最大的电磁波的波 长越短 10.(多选)关于对普朗克能量子假说的认识， 下列说法正确的是 ( A.振动着的带电微粒的能量只能是某一 能量值e B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某 一最小能量值的整数倍 C.能量子与电磁波的频率成正比 D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是 错误的 11.赫兹在一次实验中测得某电磁波的周期 为1.4×10-7s,波长为4.8m,由此算出的 电磁波的波速为多少？辐射的能量子εe的 值是多少？ 28作业(士一) 能量守恒定律 热力学第二定律 毛细管 低温低 低温高 压液体 1.AB 核电站是核能转化为电能,生石灰使水温升高是 压液体 化学能转化为内能。 ___ 2.AC 电能、氢气和焦炉气是二级能源,天然气是一级能源。 3.A 自由界中所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 4.ACD 绝对零度不可能达到,A错误;根据热力学第二 四通 定律,物体从单一热源吸收的热量全部用于做功而引起 低温低。 压缩机 其他变化是可能的,故B正确;物体从外界吸收热量同 压液体 高温高 压气体 时对外做功,根据热力学第一定律可知内能可能增加 减小或不变,选项C错误;压缩气体,外界对气体做正 压缩机是电冰箱的“心脏”,它消耗电能对来自蒸发器 功,气体同时可能向外释放热,根据热力学第一定律可 的制冷剂蒸汽做功,使它变成高温高压的蒸汽(如力~ 知气体内能可能减少,温度降低,D错误。 9.1atm,t~46C)。然后这些高温高压的蒸汽来到冷 5.A 一切自发进行的与热现象有关的宏观过程都是具 凝器,向低温的环境(空气)放热,同时自身被冷却而凝 成低温高压的液体(如力一8.9atm,/-37.4C),这些 有方向性的,A正确;第二类永动机不违背能量守恒定 律,但是不能实现,B错误;根据热力学第二定律可知一 低温高压的液态制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质,进 部分物理过程能自发进行,故C、D错误。 入毛细管,经节流闾膨胀,变为低温低压的液体(如力~ 6.ABC 由热力学第二定律知B、C错误;绝对零度不 1.5atm,z~一20C),随后进入电冰箱的蒸发器。在那 可达到,A错误;由热力学第一定律知D正确。 里,这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化, 7.AB 自然界中的任何现象或过程都不违背热力学定 从外界(电冰箱内)吸收大量的热量,使那儿的温度降低 律,本实验现象也不违反热力学第二定律,A项正确;整 这样就完成了一个制冷循环。由此可见乙同学的论点 正确。 个过程中能量守恒且热现象有方向性,B项正确;在绝 答案 见解析 热过程中,热水中的内能除转化为电能外,还升高金属 丝的温度,内能不能全部转化为电能,电能除转化为冷 作业(十二)普朗克黑体辐射理论 水的内能外,还升高金属丝的温度,电能不能全部转化 1.D 所谓“量子化”是不连续的,一份一份的,故选项D 为冷水的内能,C、D项错误。 正确。 2.ABD 8.C 该过程不一定违反能量守恒定律,A错误;机械能 根据普朗克能量子假说,带电粒子的能量只能是 和内能可以相互转化,但必须通过做功来实现,B、D错 某一最小值:的整数倍,能量的辐射、吸收要一份一份 误,C正确。 地进行,故A、B、D正确。 9.AB 热力学第二定律的开尔文表述没有排出热量可以 3.AD 一般材料的物体,辐射电磁波的情况与物体的温 全部转化为功,但必然产生其他变化,选项A错误;热 度(T)、辐射波的波长、时间的长短和表面状况有关,而 力学第二定律的开尔文表述,热机不可能只有单一热 黑体的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 库,但未必有两个热库,可能有两个以上热库,选项B错 实验表明,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增 -Q可知Q≠0,n<1,如果Q-0则低温 误;由 加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。由题图 Q 可知x<,T>T,本题正确选项为A、D。 热源不存在,即违背了热力学第二定律,C、D正确。 4.A 10.BC 核能是一种很重要的新型能源,核能的利用对环 5.B 一切物体都在辐射电磁波,故A正确;一般物体辐 境产生的影响小于化石能源的影响,故A错误;大量 射电磁波的情况不仅与温度有关,还与材料的种类和表 消耗常规能源增加了大气中二氧化碳含量,由此会产 面状况有关,故B不正确;随着温度的升高,黑体辐射强 生“温室效应”,故B正确;煤炭中常常含有较多的疏, 度的极大值向波长较短的方向移动,故C正确;能 大量燃烧形成的二氧化疏等物质使雨水中酸度升高, 100%地吸收入射到其表面的电磁辐射,这样的物体称 形成“酸雨”,故C正确;能量守恒定律是无条件成立 为黑体,故D正确。本题选不正确的,故选B。 的;能量耗散现象反映了自然界的宏观热现象的方向 6.B 根据黑体辐射的实验规律,随着温度的升高,一方面 性,说明虽然能量守恒,但能量可利用的品质降低了, 各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的 依然要节约能源,故D错误。 极大值向波长较短的方向移动,只能用普朗克提出的能 11.B 由热力学第二定律可知,A错误,B正确;由分子间 量量子化理论才能得到较满意的解释,故B正确。 作用力与分子间距的关系可知,C错误;温度升高时, 7.C 物体中分子平均动能增大,但并不是每个分子的动能 8.B 由T-2.90×10m·K可得,老鼠发出最强的热 都增大,即并不是每个分子的运动速率都增大,故 辐射的波长为12.90×10-3m·K2. 90×10-3 D错误。 T 273十37m~9. 12.解析 空调机和电冰箱都是制冷机,它们的工作原理 4×10-m,B正确。 基本相同。为了便于解析,我们以电冰箱为研究对象, 9.BCD 在同一温度下,辐射强度最大的电磁波的波长不 认识它的基本结构和工作过程。从冰箱的原理图可以 是最长的,也不是最短的,而是处在最长与最短波长之 知道,电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管(节流阁)、蒸发 间,故A错误,B正确;黑体辐射的强度与温度有关,温 器四个部分组成。这四个部分由管道连接,组成一个 度越高,黑体辐射的强度越大,且辐射强度的极大值也 密闭的连通器系统,制冷剂作为工作物质,由管道输 就越大,C正确;随着温度的升高,黑体辐射强度的极大 送,经过这四个部分,完成工作循环。 值向波长较短的方向移动,故D正确,故选BCD。 35 10.BC 根据普朗克能量子假说知,A错误,B、C正确;普 7.D 由Ekm=h-W,知Ekm-v图像的斜率为h,故D 朗克能量子假说反映的是微观世界的特征,不同于宏 正确;逸出功是由金属自身决定的,与v无关,A错 观世界,D错误。 误;E 与入射光强度无关,B错误;当vv,无光电 4.8 子逸出,C错误,故正确答案为D。 8.ACD 由E.一h-W。知E. 与照射光的强度及照射时 间无关,与v呈线性关系,故选项A、C正确;由E hc-W。可知E与不成反比,故选项B错误;在hv不 答案 3.43×10m/s 4.7×10-271 变的情况下,E.与W。呈线性关系,故选项D正确。 12.解析 (1)手电筒1s内消耗的能量为W-UIt-3× 9.B 根据光电效应方程E.一h一W。可知,E.v图像的斜 0.25×1J-0.75J。设每秒内转化为0.6um可见光 率为普朗克常量h,因此图中两线应平行,C、D错;图 线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动 能为零)时的入射光频率即极限频率。由光电效应 得”-1%xw1%x0.75×0.6×10-6 方程可知,逸出功越大的金属对应的入射光的频率 hc 6.63×10-34×3.0×108个~2.26X 越高,所以能使金属铭发生光电效应的极限频率较 101个。设光在传播方向上传播1m所用的时间为!, 高,所以B对,A错。 10. ABD根据E-hv,而v-,则光子的能量为h,故 长的光束内的光子数为n'-nt'-2.26×1015x× A正确;光电子逸出的最大动能Ekm-hf-W,根据 10-8个~7.53×10个。 动能定理,Em'-E.一eU,则到达A板的光电子的最 (2)在光束垂直照射的物体表面上,平均1s内1cm{}面 大动能为Em'-hf-W十eU,故B正确;若增大两 积上接收到的光子数 2.26×1016个-2.26×1015个。 板间电压,不会影响光电效应现象,仍有光电子逸出 故C错误;若减小入射光的波长,那么频率增大,一定 10 会有光电子逸出,故D正确。 答案(1)7.53×10个(2)2.26×1015个 11.解析 (1)根据光电效应方程可得Ex-c-W。- 作业(十三)光电效应 1.C 6.63×10-34×3.0×108 200×10-9 1-6.73x10-191-3.2X 2.AB 因入射光的频率大于或等于极限频率时会产生光 10-19J。 电效应,所以A正确;因为金属的极限频率为y,所以 逸出功W。一hv.,再由E.一hv-W。得,E=2hv- (2)因调节电压使电流表的示数减小到0时,M、N间 的电压为U。,则E-U。e h.一hv.,B正确;因为逸出功是光电子恰好逸出时需要 当电压为3U。时,恰能到达N的光电子满足3U。e= 做的功,对于同种金属是恒定的,故C错误;由E.一 h-W。一h一hv.一h(v-v)可得,当v增大一倍时$ m(osin) Ei(sin0) E'2-v2,故D错误。 Ev- 3.C 用频率相同的光照射同一金属时,发射出的光电子 的最大初动能相同,所以截止电压相同;饱和光电流与 答案(1)3.2×10-19J(2)60* 12.解析 光的强度有关,光的强度越大,饱和光电流越大,故选项 (1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部 C正确。 Imax二 到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子个数n一 4.B 4.0×10l2(个) 5.BC 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属 根据光电效应方程,光电子最大初动能Ekm-h一 的极限频率,根据光电效应方程知,入射光频率越 大,光电子的最大初动能越大,光强度会影响单位时 #f,代入数据解得Eim-9.6×10-20J。 间内逸出的光电子数目,发生光电效应的条件是hW,故 A错误;光电子在管内运动过程中,电场力做正功,电势 (2)如果照射光的频率不变,光强加倍,根据光电效应 实验规律,阴极每秒钟发射的光电子数n'一2n一8.0× 能减小,故B正确;减弱入射光强度,单位时间内逸出的 1012(个) 光电子数目减小,故ab两端的电压减小,故C正确;入 光电子的最大初动能仍然是E -9.6×10-20J. 射光的频率变高,光电子的最大初动能增加,但不是所 答案(1)4.0×1012个 9.6×10-20] 有出射光电子的动能都增大,故D错误。 (2)8.0×1012个 9.6×10-20] 6.B 由光电效应光电子最大初动能公式 作业(十四)原子的核式结构模型 1.BC 阴极射线粒子带负电,由左手定则可以判断管内 磁场垂直纸面向里,由安培定则判断AB中电流的方向 得出光电子的最大初动能与照射光的频率v和逸出 由B向A,所以A错误,B正确;电流方向改变时,管内 功W。有关,同种金属的逸出功W。不变,所以只能 磁场方向改变,电子受力方向也改变,故C正确,D 增大照射光的频率v,所以B对,A、C、D错。 错误。 36