第4章 课时练11 普朗克黑体辐射理论-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第四章 原子结构和波粒二象性 课时练11普朗克黑体辐射理论 (时间：40分钟满分：50分) 基础达标 A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收 17题每题3分，共21分。 B.辐射和吸收的能量可以不是某一最小值的整数倍 1.对于黑体辐射电磁波强度，按波长分布的影响因素是 C,吸收的能量可以是连续的 D.辐射和吸收的能量都可以是连续的 A.温度 B.材料 6.(教材习题变式)已知某单色光的波长为入，在真空中 C.表面状况 D.以上都正确 光速为c,普朗克常量为h,则电磁波辐射的能量子ε 2.关于黑体辐射，下列说法正确的是 ( ) 的值为 () A.一切物体只有在吸收电磁波的同时才会辐射电 AA号 B 磁波 B.黑体在不断地辐射电磁波，且温度越高，最强辐射 C D.以上均不正确 波的波长越长 7.(2024·江苏扬州中学校考)某气体在T1、T2两种不 C,黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射，因 同温度下的分子速率分布图像如图甲所示；图乙中 此肉眼看不到黑体 画出了T1、T:两种不同温度下黑体辐射的强度与波 D.黑体辐射随温度的升高，电磁波辐射强度的极大 长的关系，下列说法正确的是 ( ) 值向波长较短的方向移动 3.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图 中，符合黑体辐射实验规律的是 ( A.图甲中T1>T2,图乙中T>T B.图甲中T<T2,图乙中T1<T2 C图甲中T,<T2,图乙中T>T2 D.图甲中T>T2,图乙中T,<T 拓展提升 8~11题每题4分，12题13分，共29分。 8.(多选)下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是 D () 4.以下宏观概念中，属于“量子化”的是 A.一切物体都在辐射电磁波 A.物体的长度 B.物体所受的重力 B.一般物体辐射电磁波的强度与温度无关 C.物体的动能 D.人的个数 C.随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长 5.对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说 较短的方向移动 法正确的是 ( D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 21 9.(情景创新)一盏灯发光功率为100W,假设它发出的 光器，发射功率为1.0×100W,所发射的每个光脉 光向四周均匀辐射，光的平均波长为6.0×10-7m, 冲持续的时间△=1.0×101s,波长为793.4 在距电灯10m远处，以电灯为球心的球面上，1m nm,问每列光脉冲的长度L是多少？其中含有的 的面积每秒通过的能量子数约为（普朗克常量h= 光子数n是多少（普朗克常量h-6.63×10-J· 6.63×10-4J·s,光速c=3.0×108m/s)( s,光速c=3×103m/s)? A.2×105 B.2×101s C.2×10 D.2×10 10.两束能量相同的色光，都垂直地照射到同一物体表 面，第一束光在某段时间内打在物体表面的光子数 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之比和波长之 比分别为 () A.4:54:5 B.5:44:5 C.5:45:4 D.4:55:4 11.（多选)(2024·河南南阳六校联考)在研究某一黑 体辐射的实验规律时，得到了四种温度下黑体辐射 的强度与波长的关系如图。图中横轴表示电磁波 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 M/103W/m2) 70 2200K 60 2000K 40 30 L800 20 L600K 2 3λ/μm A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同 B.辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向 移动 C,随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加 D.向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而减小 12.激光器是一种特殊的光源，它发出的光便是激光， 红宝石邀光器发射的激光是不连续的一道一道的 闪光，每道闪光称为一个光脉冲。现有一红宝石澈 22此过程气体对外做功W一-0.5SH 9.AD解析:M中的气体自由扩散膨胀,没有对外界做功,又因 根据热力学第一定律有U一Q十W 为整个系统与外界没有热交换,根据热力学第一定律AU一W 解得-Q- 士Q.,可知气体内能不变,A正确,B错误;因气体内能不变,故 温度不变,又扩散后气体的体积V增大,根据V一C,可知气 课时练10 热力学第二定律 体压强)减小,C错误;由热力学第二定律可知,一切宏观热 现象均具有方向性,故N中气体不能自发地全部退回到M 1.B 解析;扩散现象是不同物质相互接触,彼此进入对方的现 中,D正确。 象,具有自发性,酒精具有易挥发的特性,用蒸发使酒精挥发, 10. BD 解析:热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的 这个过程引起了其他变化,所以说扩散现象具有方向性。E 转化规律,是能量守恒定律的具体表现,适用于所有的热学 正确. 过程,C错误;根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温 2.CD解析:根据热力学第二定律可知,内能不可以全部转化为 物体传到高温物体,必须借助于其他系统做功,A错误,B正 机械能而不引起其他变化,故A错误;根据能量守恒定律可 确;“工作中产生的其他一切影响”属于能量耗散,这种影响 知,各种形式的能可以相互转化,根据热力学第二定律可知, 不可能消除,D正确。 宏观自然的过程都具有方向性,故B错误;根据热力学第一定 11.C 解析:由1度=1kW·h-3.6x10{}1.这个屋顶在一天 律可知,若外界对物体做的功等千物体向外界放出的热量,特 内发电大约有E-S-1400×10×5×6×3600×23%$ 体的内能不变,故C正确;根据热力学第二定律可知,气体向 ~100度。C正确。 真空的自由膨胀是不可逆的,故D正确。 12.答案:3.4kW 3.C 解析;此过程虽然是气体从单一热库吸热,全部用来对外 解析:在时间1内作用于风车的气流质量为 做功,但引起了其他变化,所以此过程不违反热力学第二定 n一πr②utp, 律。C正确。 4.D 解析:机械能可以全部转化为内能,故A错误;第二类永 -:10%. 动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律,故B 错误;热量不能自发地从低温物体传到高温物体,但如果不是 故风车带动电动机功率为 自发的,是可以进行的,故C错误;从单一热源吸收热量全部 用来做功而不引起其他变化,是不可能的,但如果是从单一热 源吸收热量全部变为功的同时也引起了其他的变化,是可能 代入数据解得P~3.4kW 的,故D正确。 第四章 原子结构和波粒二象性 5.C 解析:热量能由低温物体传递到高温物体,此过程会引起 其他的变化,A错误;效率为100%的热机不可能制成,不违反 课时练11 普朗克黑体辐射理论 能量守恒定律,但它违反了热力学第二定律,因此它不可能制 成,B错误;由煸增加原理可知,一切自然过程总是沿着分子 1.A 解析:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温 热运动无序性增大的方向进行,C正确;根据热力学第一定 度有关,故A正确。 律,即A一W十Q,物体的内能的变化与外界做功和物体的吸 2.D 解析:自然界的任何物体都在向外辐射电磁波,故A错 收热量有关,外界对物体做功,物体对外放热,物体的内能可 误;黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射,但黑体辐射 能减小,D错误 光,肉眼能看到黑体,故C错误;温度升高,黑体辐射各种波长 6.ACD解析;第一类永动机违背了能量守恒定律,第二类永动 的辐射强度都有增加,同时辐射强度的极大值向波长较短的 机违背了热力学第二定律,选项A正确,B错误;热力学第一 方向移动,故B错误,D正确。 定律与热力学第二定律相辅相成,相互独立,选项C正确;热 3.A 解析:黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越 力学第二定律的两种表述是等效的,选项D正确。 高,辐射强度越大,同时辐射强度的极大值向波长较短的方向 7.C 解析:根据能量守恒定律可知选项A错误;在能源的利用 移动。A正确。 过程中,虽然能量在数量上并未减少,但是能源的品质在降 4.D 解析:人的个数只能取正整数,是量子化的。D正确。 低,所以还需要节约能源,选项B错误;根据热力学第二定律 5.A 解析:带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值能 量子:的整数倍一份一份地辐射或吸收的,是不连续的。A 可知,自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性,选 正确。 项C正确;能量耗散现象说明,在能量转化的过程中,虽然能 的总量并不减小,但能量品质降低了,选项D错误。 6.A 解析:由c一可知v-,由能量子公式一hn得。- 8. B 解析:空调的工作原理对应的是热力学第二定律的克劳修 。A正确。 斯表述,选项A错误;空调的工作原理反映了热传导的方向 性,热量不能自发从低温物体传递给高温物体,但在外界帮助 7.C 解析:由图甲可知,温度为T。的图线中速率大的分子占担 下,可以从低温物体传递给高温物体,选项B正确,D错误;此 的比例较大,则说明其对应的分子平均动能较大,对应的温度 原理图中的Q>Q。,选项C错误。 较高,故T,<T。。图乙中,随着温度的升高,各种波长的辐射 ·8· 强度都有增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,所 发生与否与光强无关,同种介质中光的传播速度相同。A 以有T>T。C正确。 正确。 8.ACD解析:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射 4.B 解析;如图所示光电管所加电压为正向电压,若发生光电 与物体的温度有关,所以叫作热辐射,故A正确,B错误;随着 效应,则光电子做加速运动,一定能到达阳极,电路中能形成 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, 电流,可知电路没有电流产生与电源电压的高低无关,故A错 故C正确;如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电 误;灵敏电流计指针没有偏转,可能是未发生光电效应现象, 滋波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体,简称黑体,故D 若入射光波长太长,则入射光频率很小,可能入射光频率小于 正确。 截止频率,因而不会发生光电效应,故B正确;发生光电效应 9.C 解析;设离灯10m远处每平方米面积上每秒灯照射的能 的条件是入射光的频率大于等于金属的截止频率,与入射光 量为E。,则有EP(S 的强度及照射时间的长短无关,故C、D错误。 5.A 解析:开关S断开,由于仍能发生光电效应,光电子仍能到 -E。,解得n- 达阳极,也会有电流流过电流表,故A正确:将变阻器的滑片( hc 向a移动,所加正向电压增大,则光电子到达阳极时的速度必 10.D 解析:两束能量相同的色光,都垂直地照射到物体表面, 将变大,故B错误;只要光的频率不变,就能发生光电效应,即 在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5!4,根据E一 光电管中有光电子产生,故C错误;将电池极性反转,光电管中 Ne.因为E相同,可得光子能量之比为4:5;再根据;一h 仍然有光电子产生,只是电流表读数可能为零,故D错误。 6.D 解析:入射光的频率大于等于截止频率,才会发生光电效 应,则K极材料的截止频率应大于9.5x10{*Hz小于1.5× 正确。 10*Hz,故A错误;只有发生光电效应,电路中才有电流,电 11.BC 解析:根据辐射强度图线可知,同一黑体在不同温度下 压表才有示数,发生光电效应与明火的照射时间无关,故B错 向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度不相同,温度越高, 误;当加正向电压时,光电子被加速,有利于提高报警装置的 辐射强度越强,选项A错误;根据辐射强度图线可知,辐射强 灵敏度,则题图中电源右边为电源正极即为正向电压,故C错 度的极大值随温度升高而向短波方向移动,选项B正确;根 误;火势越大,明火中的紫外线越强,产生的光电流越大,电压 据辐射强度图线可知,随着温度的升高,各种波长的辐射强 表示数越大,故D正确。 度都增加,选项C正确:根据辐射强度图线可知,随着温度的 7.C 解析:光电管两墙接的是反向电压,开关K断开后,光电管 升高,各种波长的辐射强度都增加,即向外辐射的电磁波的 两端的电压为零,逸出的光电子能够到达另一端,则仍然有电 总功率随温度升高而增大,选项D错误。 流流过电流表G,故A错误;当电压表的示数大于或等于0.7 12.答案:3.0×10m 3.99×10个 V时,电流表的读数为0,可知漫止电压为0.7V,根据动能定 解析:以△、L、c分别表示光脉冲的持续时间、长度和光速, 理得eU.一E.,则光电子的最大初动能为0.7eV,故B错误; 由题意可知该光脉冲的长度 根据光电效应方程E.一h一W。,代入数据解得逸出功W。 L-c△-3.0X10m。 2.3eV,故C正确;改用能量为1.5eV的光子照射,因为光子 以P和E分别表示红宝石激光器的发射功率和光脉冲的能 能量小于光电管阴极的逸出功,则不会发生光电效应,没有光 量,则有E-P△, 电流,故D错误。 以入和v分别表示红宝石激光的波长和频率,则有c一, 8.A 解析:根据爱因斯坦光电效应方程E.一h一W。,竭止电 压与最大初动能的关系一eU.-0一E.,两式联立解得eU 加一W。,所以入射光颊率越大,遇止电压越大,遏止电压与入 所以该光脉冲含有的光子数 射光的强度无关,故A正确,C错误;金属的截止频率与入射 EaP△t~3.99×10"个。 光无关,取决于金属,因甲、乙两种光分别照射同一光电管,所 hc 以金属的截止频率相同,故B错误;滑动变阻器滑片P移至最 课时练12 光电效应 左端,所加的反向电压为零,因能发生光电效应,所以电流表 示数不为零,故D错误。 1.AB 解析:紫外线照射铎板,发生光电效应,此时铲板中有电 9.B 解析;光子与电子碰撞后,电子能量增加,光子能量减小 子逸出,锋板失去电子带正电,因此验电器内的金属箔带正 根据E一hv,光子的频率减小,选项A错误;当入射光子与静 电。A、B正确。 止的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,光子动量减小, 2.B 解析:光电效应具有瞬时性,从光照射至金属表面上到发 根据-吾可知,波长变长,选项B正确,C错误;碰撞前、后的 射出光电子之间的时间间隔与光的照射强度无关,故A错误; 在发生光电效应的情况下,频率一定的入射光的强度越强,单 光子速度大小不变,选项D错误。 位时间内发出光电子的数目越多,故B正确,D错误;每种金 属都有它的载止频率v,入射光的频率小于金属的截止频车 L.时,不会发生光电效应,故C错误。 3 3.A 解析:甲灯没有使铲板产生光电效应,但乙灯使锋板发生 了光电效应,故乙灯发出的光颊率更高,波长更短,光电效应 ·9·