专题4.1 普朗克黑体辐射理论（五大题型）-2024-2025学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第三册）

专题4.1 普朗克黑体辐射理论（五大题型） 知识点1 黑体与黑体辐射 知识点2 黑体辐射的实验定律 知识点3 能量子 题型一：热辐射、黑体和黑体辐射 题型二：黑体辐射的实验规律 题型三：理解量子化与能量子 题型四：根据公式计算能量子的值 题型五：能量的量子化 作业 巩固训练 黑体与黑体辐射 知识点1 一、黑体 1、定义 如果某种物体在任何温度下能够完全吸收射入的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是黑体。 实际上黑体只是一种理想情况，如在一个空腔壁上开一个很小的孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就形成一个绝对黑体，如下图所示。 2、特点 黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体，由于有较强的辐射，看起来还是很明亮，如太阳等一些发光物体也被当作黑体来处理。 二、黑体辐射 1、定义 黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫做黑体辐射。 2、特点 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 三、热辐射 1、定义 物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率和强度也不同，物理学中把这种现象叫做热辐射。例如：太阳、白炽灯中光的发射就属于热辐射。 2、特点 热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 用实验来观察热辐射现象，可以发现热辐射的光谱是连续光谱，并且辐射光谱的性质与温度有关。 热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射。 【易混易错警示】 一般物体与黑体的比较如下表所示。 热辐射特点 吸收、反射特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射 题型一：热辐射、黑体和黑体辐射 【典例1-1】斯特潘定律是热力学中的一个著名定律，其内容为：一个黑体表面单位面积辐射的功率与黑体本身的热力学温度T的四次方成正比，即，其中常量。假定太阳和地球都可以看成黑体，不考虑大气层反射、吸收等因素，已知太阳表面平均温度约为，地球表面平均温度约为，已知日地距离约为。试估算太阳半径（　　） A． B． C． D． 【变式1-1】1948年，荷兰理论物理学家卡西米尔预言，在真空中的两块不带电的金属板相距很近时，它们之间会存在一种作用力，这个效应被称为卡西米尔效应。已知这两块金属板间的作用力F与普朗克常量h、真空中电磁波的波速c、平行金属板间的距离d、以及两正对板的长度a和宽度b有关。根据所学的量纲知识对F表达式做出合理的判断，在表达式中引入一个无单位的物理常量k。下列表达式中可能正确的是（　　） A． B． C． D． 黑体辐射的实验定律 知识点2 一、黑体辐射的实验规律 1、图像 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，黑体辐射的实验规律如下图所示。特点：①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；②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。 【易混易错警示】 一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。 题型二：黑体辐射的实验定律 【典例2-1】热辐射是指物体由于具有温度而向外辐射电磁波的现象，辐射强度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。如图所示，在研究某一黑体热辐射时，得到了四种温度下黑体辐射强度与波长的关系。图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由图可知，同一黑体在不同温度下（　　） A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度均增大 B．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小 C．辐射强度的极大值随温度升高而向波长较长的方向移动 D．辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动 【变式2-1】利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，1700K和1500K两种温度下的黑体，其辐射强度按波长分布的情况是（　　） A． B． C． D． 能量子 知识点3 一、热传递 1、定义 普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍。能的辐射或者吸收只能是一份一份的。这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 2、表达式 ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。 3、能量的量子化 在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。 二、热量和内能变化的关系 系统在单纯的传热过程中，内能的增加量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。单纯地传热使物体的内能发生变化，内能改变的多少可用热量来量度。单纯地对物体传热，物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少。 三、温度、内能和热量的区别与联系 1、内能与温度 从宏观上看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观上看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，其内能一定增加．但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加(可能同时对外做功)。 2、热量和内能 内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种方式来完成，而热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义．就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。 【易混易错警示】 物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。 在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。 题型三：理解量子化与能量子 【典例3-1】已知光速c=3.0×108m/s，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，用这三个物理量表示普朗克长度（量子力学中最小可测长度），其表达式可能是（　　） A． B． C． D． 【变式3-1】1900年，普朗克引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想，以下现象跟能量量子化无关的是（　　） A．原子光谱 B．黑体辐射 C．雨后彩虹 D．光电效应 题型四：根据公式计算能量子的值 【典例3-2】一盏灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长6.0×10－7m，在距电灯10m远处，以电灯为球心的球面上，1m2的面积每秒通过的光子（能量子）数约为（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s）（　　） A．2×1015 B．2×1016 C．2×1017 D．2×1023 【变式3-2】近日，由义乌城建携手中国移动建设的浙江省首个5G停车场——江滨绿廊三公园停车场正式投入运营。在过去的10年，义乌市通信行业经历了从2G、3G、4G到5G的飞速发展。5G信号使用的电磁波频率更高，每秒传送的数据量也实现了数量级的增大。相比与4G信号，下列判断正确的是（　　） A．5G信号的光子能量更大 B．5G信号的衍射更明显 C．5G信号的传播速度更大 D．5G信号的波长更长 题型五：能量的量子化 【典例3-3】半圆形玻璃砖水平放置，一束白光从其上表面左侧射入玻璃砖，如图所示。白光在玻璃砖中折射后发生色散，下列说法正确的是（　　） A．各种颜色的光线同时到达玻璃砖下表面 B．越靠近右侧的光线折射率越大 C．越靠近右侧的光线光子能量越大 D．越靠近左侧的光线在玻璃砖中传播时速度越快 【变式3-3】下列说法中正确的是（　　） A．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关 B．爱因斯坦提出量子化理论，认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成的 C．在电磁波谱中，紫外线的波长大于蓝光的波长 D．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在 多选题 1．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 2．下列说法正确的是（　　） A．“探究电磁感应的产生条件”实验中，须使用交流电压表 B．观察电容器充电过程可以发现，随着电流逐渐减小，电容器两端的电压逐渐增大 C．“用单摆测定重力加速度”实验中，若用摆球的最高点作为计时起点，会导致较大的偶然误差 D．理论和实验表明，电阻是耗能元件，而电容器和电感线圈都是储能元件 E．研究热辐射现象时，因为能量量子化，一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 3．如图所示就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） 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 4．2019 年北京时间 4 月 10 日 21 时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T： ，其中 h 为普朗克常量，c 为真空中的光速，G 为万有引力常量，M 为黑洞质量，k 是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（   ） A． B． C． D． 5．某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m，功率为5.0×10-3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·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1.3×10-18J D．光子数约为每秒3.8×1016个 6．关于能量子与黑体辐射，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，能量子与电磁波的波长成正比 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．黑体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 7．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．辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同 8．一激光器发光功率为，发出的激光在折射率为的介质中波长为，若在真空中速度为，普朗克常量为，则下列叙述正确的是（　　） A．该激光在真空中的波长为 B．该波的频率为 C．该激光器在内辐射的能量子数为 D．该激光器在内辐射的能量子数为 9．以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是（　　） A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高 C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强 D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题4.1 普朗克黑体辐射理论（五大题型） 知识点1 黑体与黑体辐射 知识点2 黑体辐射的实验定律 知识点3 能量子 题型一：热辐射、黑体和黑体辐射 题型二：黑体辐射的实验规律 题型三：理解量子化与能量子 题型四：根据公式计算能量子的值 题型五：能量的量子化 作业 巩固训练 黑体与黑体辐射 知识点1 一、黑体 1、定义 如果某种物体在任何温度下能够完全吸收射入的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是黑体。 实际上黑体只是一种理想情况，如在一个空腔壁上开一个很小的孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就形成一个绝对黑体，如下图所示。 2、特点 黑体看上去不一定是黑色的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体，由于有较强的辐射，看起来还是很明亮，如太阳等一些发光物体也被当作黑体来处理。 二、黑体辐射 1、定义 黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫做黑体辐射。 2、特点 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 三、热辐射 1、定义 物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率和强度也不同，物理学中把这种现象叫做热辐射。例如：太阳、白炽灯中光的发射就属于热辐射。 2、特点 热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。 用实验来观察热辐射现象，可以发现热辐射的光谱是连续光谱，并且辐射光谱的性质与温度有关。 热辐射不一定要高温，任何温度的物体都发出一定的热辐射。 【易混易错警示】 一般物体与黑体的比较如下表所示。 热辐射特点 吸收、反射特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射 题型一：热辐射、黑体和黑体辐射 【典例1-1】斯特潘定律是热力学中的一个著名定律，其内容为：一个黑体表面单位面积辐射的功率与黑体本身的热力学温度T的四次方成正比，即，其中常量。假定太阳和地球都可以看成黑体，不考虑大气层反射、吸收等因素，已知太阳表面平均温度约为，地球表面平均温度约为，已知日地距离约为。试估算太阳半径（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设太阳半径为，太阳单位时间内辐射的总能量为 这些能量分布在以太阳和地球之间的距离为半径的球面上，设地球半径为，则单位时间内地球吸收的能量为 由于地球为黑体，则有 联立可得 故选D。 【变式1-1】1948年，荷兰理论物理学家卡西米尔预言，在真空中的两块不带电的金属板相距很近时，它们之间会存在一种作用力，这个效应被称为卡西米尔效应。已知这两块金属板间的作用力F与普朗克常量h、真空中电磁波的波速c、平行金属板间的距离d、以及两正对板的长度a和宽度b有关。根据所学的量纲知识对F表达式做出合理的判断，在表达式中引入一个无单位的物理常量k。下列表达式中可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．从量纲分析的角度来分析，F的单位为，其中普朗克常量h的单位为J·s，化为国际标准单位为，而的单位为 故A正确； B．的单位为 故B错误； C．的单位为 故C错误； D．的单位为 故D错误。 故选A。 黑体辐射的实验定律 知识点2 一、黑体辐射的实验规律 1、图像 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，黑体辐射的实验规律如下图所示。特点：①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；②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。 【易混易错警示】 一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。 题型二：黑体辐射的实验定律 【典例2-1】热辐射是指物体由于具有温度而向外辐射电磁波的现象，辐射强度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。如图所示，在研究某一黑体热辐射时，得到了四种温度下黑体辐射强度与波长的关系。图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由图可知，同一黑体在不同温度下（　　） A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度均增大 B．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小 C．辐射强度的极大值随温度升高而向波长较长的方向移动 D．辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动 【答案】D 【详解】A．由辐射强度图线可知，向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的变化而不同，同一黑体在不同温度下向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度随温度的升高而增大，故A错误； B．由图可知，同一黑体在不同温度下向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增加，故B错误； CD．同一黑体在不同温度下随温度的增加向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长向短波方向偏移，故C错误，D正确。 故选D。 【变式2-1】利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，1700K和1500K两种温度下的黑体，其辐射强度按波长分布的情况是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，随着温度升高，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。 故选B。 能量子 知识点3 一、热传递 1、定义 普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍。能的辐射或者吸收只能是一份一份的。这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 2、表达式 ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。 3、能量的量子化 在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。 二、热量和内能变化的关系 系统在单纯的传热过程中，内能的增加量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。单纯地传热使物体的内能发生变化，内能改变的多少可用热量来量度。单纯地对物体传热，物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少。 三、温度、内能和热量的区别与联系 1、内能与温度 从宏观上看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观上看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，其内能一定增加．但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加(可能同时对外做功)。 2、热量和内能 内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种方式来完成，而热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意义．就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。 【易混易错警示】 物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。 在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。 题型三：理解量子化与能量子 【典例3-1】已知光速c=3.0×108m/s，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，用这三个物理量表示普朗克长度（量子力学中最小可测长度），其表达式可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据单位运算有 根据量纲可知，普朗克长度表达式可能是。 故选C。 【变式3-1】1900年，普朗克引入了能量子这一概念，首次提出了能量量子化的思想，以下现象跟能量量子化无关的是（　　） A．原子光谱 B．黑体辐射 C．雨后彩虹 D．光电效应 【答案】C 【详解】普朗克最先提出能量子这一概念，成功解释了黑体辐射的实验结果。在普朗克能量子假说的启发下，爱因斯坦提出了光子假说解释光电效应。玻尔利用量子理论，解释了氢原子光谱。雨后彩虹现象说明光具有波动性，没有涉及“量子化”的观点。 故选C。 题型四：根据公式计算能量子的值 【典例3-2】一盏灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长6.0×10－7m，在距电灯10m远处，以电灯为球心的球面上，1m2的面积每秒通过的光子（能量子）数约为（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s）（　　） A．2×1015 B．2×1016 C．2×1017 D．2×1023 【答案】C 【详解】在距电灯10m远处，以电灯为球心的球面上，1m2的面积每秒通过的光子的能量为 一个光子的能量为 1m2的面积每秒通过的光子（能量子）数约为 故选C。 【变式3-2】近日，由义乌城建携手中国移动建设的浙江省首个5G停车场——江滨绿廊三公园停车场正式投入运营。在过去的10年，义乌市通信行业经历了从2G、3G、4G到5G的飞速发展。5G信号使用的电磁波频率更高，每秒传送的数据量也实现了数量级的增大。相比与4G信号，下列判断正确的是（　　） A．5G信号的光子能量更大 B．5G信号的衍射更明显 C．5G信号的传播速度更大 D．5G信号的波长更长 【答案】A 【详解】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据公式 可知，5G信号的光子能量比4G光子能量更大，故A正确； BD．发生明显衍射的条件是障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G信号不容易发生明显衍射，故BD错误； C．任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是相同的，在介质中要看折射率，故C错误。 故选A。 题型五：能量的量子化 【典例3-3】半圆形玻璃砖水平放置，一束白光从其上表面左侧射入玻璃砖，如图所示。白光在玻璃砖中折射后发生色散，下列说法正确的是（　　） A．各种颜色的光线同时到达玻璃砖下表面 B．越靠近右侧的光线折射率越大 C．越靠近右侧的光线光子能量越大 D．越靠近左侧的光线在玻璃砖中传播时速度越快 【答案】A 【详解】A．光路如图 折射光线到底边距离 所用时间 光在玻璃砖中传播 ， 解得 即各种颜色的光所用时间相等，故A正确； BC．由可知靠近右侧光线，光线偏折小、折射角大、折射率小、频率低，光子能量小，故BC错误； D．越靠近左侧的光线，光线偏折大、折射角小、折射率大，由可知光线在玻璃砖中传播时速度越慢，故D错误。 故选A。 【变式3-3】下列说法中正确的是（　　） A．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关 B．爱因斯坦提出量子化理论，认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成的 C．在电磁波谱中，紫外线的波长大于蓝光的波长 D．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言并通过实验证实了电磁波的存在 【答案】A 【详解】A．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，选项A正确； B．普朗克提出量子化理论，但爱因斯坦认为光本身是由一个个不可分割的能量子hν组成的，故B错误； C．在电磁波谱中，紫外线的波长小于蓝光的波长，选项C错误； D．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，选项D错误。 故选A。 多选题 1．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 【答案】BCD 【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. 2．下列说法正确的是（　　） A．“探究电磁感应的产生条件”实验中，须使用交流电压表 B．观察电容器充电过程可以发现，随着电流逐渐减小，电容器两端的电压逐渐增大 C．“用单摆测定重力加速度”实验中，若用摆球的最高点作为计时起点，会导致较大的偶然误差 D．理论和实验表明，电阻是耗能元件，而电容器和电感线圈都是储能元件 E．研究热辐射现象时，因为能量量子化，一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 【答案】BCD 【详解】A．“探究电磁感应的产生条件”实验中，为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与直流电流表相接，故A错误； B．观察电容器充电过程可以发现，随着电流逐渐减小，电容器两极板所带电荷越来越多，由 电容器的电容不变，电容器两端的电压逐渐增大，故B正确； C．“用单摆测定重力加速度”实验中，摆球的最高点速度为零，用最高点作为计时起点，会导致较大的偶然误差。摆球的最低点速度最大，用最低点作为计时起点，会减小偶然误差。故C正确； D．理论和实验表明，电阻中有电流流过时电能转化为内能，电阻是耗能元件，而电容器和电感线圈工作时电能分别与电场能和磁场能转换，都是储能元件。故D正确； E．根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，是因为能量量子化，故E错误。 故选BCD。 3．如图所示就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） 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 【答案】AD 【详解】AB．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高，向外辐射的能量中，波长短的波越多，所以T1>T2，故A正确，B错误； CD．随着温度的升高，黑体的辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故C错误，D正确。 故选AD。 4．2019 年北京时间 4 月 10 日 21 时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”T： ，其中 h 为普朗克常量，c 为真空中的光速，G 为万有引力常量，M 为黑洞质量，k 是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（   ） A． B． C． D． 【答案】BCD 【详解】根据得 h的单位为J•s=Nms=kg•m2/s，c的单位是m/s，G的单位是N•m2/kg2= m3/ kg•s2，M的单位是kg，T的单位是K，代入上式可得k的单位是 ，不等于。 A．，与结论不相符，选项A错误； B．，与结论相符，选项B正确； C．，与结论相符，选项C正确； D．，与结论相符，选项D正确； 5．某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m，功率为5.0×10-3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·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1.3×10-18J D．光子数约为每秒3.8×1016个 【答案】BD 【详解】波长的大小大于可见光的波长，属于红外线．故A错误，B正确．光子能量．故C错误．每秒钟发出的光子数．故D正确．故选BD． 【点睛】解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系． 6．关于能量子与黑体辐射，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，能量子与电磁波的波长成正比 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．黑体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 【答案】BD 【详解】A．根据 能量与电磁波的频率成正比，A错误； B．由普朗克能量子假说可知，带电微粒只能辐射或吸收整数个能量子，该能量只能是某一最小能量值的整数倍，B正确； CD．根据热辐射和黑体辐射的特点知，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，C错误，D正确。 故选BD。 7．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．辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同 【答案】CD 【详解】AB．无论温度高低，黑体都会产生各种波长电磁波，故AB错误； C．同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确； D．辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同，故D正确。 故选CD。 8．一激光器发光功率为，发出的激光在折射率为的介质中波长为，若在真空中速度为，普朗克常量为，则下列叙述正确的是（　　） A．该激光在真空中的波长为 B．该波的频率为 C．该激光器在内辐射的能量子数为 D．该激光器在内辐射的能量子数为 【答案】AC 【详解】A．由 知在介质中速度 在真空中波长 故A正确； B．频率 故B错误； CD．在内辐射能量 每个能量子能量 故在内辐射的能量子数为 故C正确，D错误。 故选AC。 9．以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是（　　） A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高 C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强 D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高 【答案】BC 【详解】A．物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，故A错误； B．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，则辐射强度的极大值也就越大。当铁块呈现黑色时，是由于它的辐射强度的极大值对应的波长段在红外部分，甚至波长更长，说明它的温度不太高，故B正确； C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强，故C正确。 D．太阳早、晚时分呈现红色，而中午时分呈现白色，是由于大气吸收与反射了部分光的原因，不能说明中午时分太阳温度最高，故D错误。 故选BC。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$