第四章 1 普朗克黑体辐射理论-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

第四章原子结构和波粒二象性。 N第四章 原子结构和波粒二象性 1.普朗克黑体辐射理论 基)础练)习 知识点1对黑体和黑体辐射的理解 向波长较长方向移动 1.(多选)关于热辐射，下列叙述正确的是 3.根据教材黑体辐射的实验规律，以下判断 ( 不正确的是() A.一切物体都在辐射电磁波 A.在同一温度下，辐射强度最大的电磁 B.任何物体辐射电磁波的情况只与温度 波波长不是最大的，也不是最小的， 有关 而是处在最大波长与最小波长之间 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布 B.温度越高，辐射强度越大的电磁波的 只与黑体温度有关 波长越短 D.黑体能完全吸收入射的各种波长的电 C.温度越高，辐射强度的极大值就越大 磁波 D.在同一温度下，波长越短的电磁波辐 射强度越大 知识点2对黑体辐射的实验规律的理解。：4.能正确解释黑体辐射实验规律的是() 2.在实验室或工厂的高 辐 A.能量的连续经典理论 温炉子上开一小孔， B.普朗克提出的能量量子化理论 小孔可看作黑体，由 C.以上两种理论体系任何一种都能解释 小孔的热辐射特性， D.牛顿提出的能量微粒说 入1入2 就可以确定炉内的温 第2题图 度。如图所示为黑体的辐射强度与其辐射 知识点3 对普朗克能量子假说的理解 光波长的关系图像。则下列说法正确的是 和应用 5.对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特 A.Ti>T2 点，以下说法错误的是() B.T<T2 A.以某一个最小能量值一份一份地辐射 C.随着温度的升高，黑体的辐射强度都 B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整 有所降低 数倍 D.随着温度的升高，辐射强度的极大值 :C.辐射和吸收的能量是量子化的 47 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） D.吸收的能量可以是连续的 A.托马斯·杨 B.麦克斯韦 6.把“能量子”概念引入物理学的物理学家 C.普朗克 D.赫兹 是() 提升练)习 7.下列宏观概念是“量子化”的是（ 狭缝、针尖、感光胶片（紧靠暗箱的右 A.苹果的温度 内壁)，整个装置如图所示。小灯泡发 B.苹果的质量 出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微 C.苹果的个数 弱，经过三个月的曝光，在感光胶片上 D.苹果的重力势能 针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条 8.关于黑体辐射的强度与波长的关系，正确 纹。对感光胶片进行了光能量测量， 的是（)》 得出每秒到达感光胶片的光能量是5× 10-3J。假如起作用的光波波长约为 ◆强度 强度 500nm,且当时实验测得暗箱的长度为 T2(>T) T2(>T) 1.2m,若光子依次通过狭缝（一个光子 即可看作一个能量子)，普朗克常量h= 波长 波长 A B 6.63×1034Js,求： 4强度 4强度 (1)每秒到达感光胶片的光子数日。 T2(>T1) T(>T) (2)光束中相邻两光子到达感光胶片相 隔的时间和相邻两光子之间的平均 波 波长 距离。 C D 烟熏黑的玻璃狭缝 感光胶片 9.某激光器能发射波长为入的激光，发射功 率为P,c表示光速，h表示普朗克常量， 则激光器每分钟发射的光子数为() 第10题图 A怨 B船 C.60AP D.60hp hc 入c *10.在实验室做了一个这样的光学实验，即 在一个密闭的暗箱里依次放上小灯泡 (紧靠暗箱的左内壁)、烟熏黑的玻璃、 48)练高中物理选择性必修第三册（人教版） 当气体按照从a到c再到b的途径变化状态时，从a到 c,气体压强增大、体积增大，由理想气体状态方程D少 =C可知，气体温度升高，内能增加。由热力学第一定 律有△U=W+Q1,△U>0,W1<0,则Q>0,Q为吸热。 从c到b,气体压强减小、体积减小，由理想气体状态 方程DV=C可知，气体温度降低，内能减少。由热力学 第一定律有△U=W2+Q2,△U2<0,W>0,则Q2<0,Q为 放热。因为Q=Q+Q2,Q<0,所以Q2的绝对值大于Q1的 绝对值，即吸收的热量小于放出的热量，故D错误。 2.A【解析】根据图像可知，气体的体积变大，说 明气体对外界做正功，A正确；根据一定质量的理想气 体状态方程的公式=C1,结合图像可知，V-T图像 T 上的点与原点的连线的斜率表示压强的倒数，从状态a 变化到状态b的过程中，此连线的斜率不断减小，压强 不断变大，B错误；根据图像可知，气体的体积变大， 说明气体对外界做功，而因为温度升高，理想气体不考 虑分子势能，则气体的内能增大，根据热力学第一定律 △U=Q+W可知，这个过程中Q>0,即此过程中气体从外 界吸热，C、D错误。 3.AD【解析】1→2是绝热过程，体积减小，由热 力学第一定律正负号法则得Q=0,W>0,△U=W+Q,可 第四章 原子结 >"1.普朗克黑体辐射理论 基础练习 1.ACD【解析】由热辐射定义可知，A正确：一般 材料物体的热辐射除了与物体的温度有关外，还与材料 的种类、表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波 长的分布只与黑体的温度有关，所以B错误，C正确； 由黑体定义可知，D正确。 2.A【解析】本题考查的是读图能力，由图可得出 波长与辐射强度及温度之间的关系，黑体的辐射不仅与 温度有关，还与波长及频率有关。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，频率小的波越多，所以T>T2,故A正确， B错误：向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大， 故C错误；由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐 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D错误。 3.D【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越 高，黑体辐射的强度越大，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，在同一温度下， 辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小 的，而是处在最大与最小波长之间，故A正确，D错 58 得△U>0,即气体内能增加，A正确；2→3为等压过程， 体积增大，W<0,根据等压变化规律可得气体温度升 高，理想气体内能增加（△U0),△U=W+Q,可得Q>0, 即气体吸热，B错误；3→4为绝热过程，气体体积增 大，则Q=0,W<0,△U=W+Q,可得△U<0,即内能减 小，C错误；4→1为等容过程(W=0),压强减小，根 据等容变化规律可得气体温度降低，气体内能减小 (△U<0),△U=W+Q,可得Q<0,即气体放热，D正确。 4.(I)9。(2)[T.C+h(po+mg] 【解析】(1)设被活塞封闭的理想气体初始时压强 为P,P印+"，当容器从外界吸收一定热量之后，被 封闭的理想气体发生等压变化，初态V=S,末态V= h+写A小S=号S,设木态温度为7，根据盖-吕萨克定 律有会片，代入数据解得I号。 To Ti (2)根据气体内能变化量△U=C△T=C(T-T)= (号TrC=TC,结合热力学第一定律有△U=W+0, 面W=ps,解得W=一写，Smg,所以容器内 气体从外界吸收的热量为Q=[T,C+h(p+mg)]。 构和波粒二象性 误；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射 的强度越大，则辐射强度的极大值也就越大，辐射强度 最大的电磁波的波长越短，故B正确，C正确。 4.B【解析】根据黑体辐射的实验规律，随着温度的 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，只能用普朗克 提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，B正确。 5.D【解析】解决本题的关键是知道带电微粒辐射 和吸收能量时的特点，注意是量子化的，不连续。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A、B正确；带电粒子辐射和吸 收的能量不是连续的，是量子化的，故C正确，D错误。 6.C【解析】普朗克引人能量子的概念，得出黑体 辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好， 并由此开创了物理学的新纪元，故C正确。 提升练习 7.C【解析】苹果的个数只能取正整数，不能取分数 或小数，因而是不连续的，是量子化的。其他三个物理量 的数值都可以取小数或分数，因而是连续的，非量子化的。 注意：量子化在高中要求较低，只需明确量子化的 定义，知道“量子化”指其物理量的数值会是一些特定 的数值即可。 8.B【解析】解决本题的关键是知道黑体辐射的强 度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，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。根据黑体辐射的实验规律：随温度升高，各种波 长的辐射强度都有增加，故图线不会有交点，C、D错 误；另一方面，辐射强度的极大值会向波长较短方向移 动，A错误，B正确。 9.C【解析】每个光子的能量E=hv=h%,激光器在 每分钟发出的能量W=60P,故激光器每分钟发出的光子 数为n=”-60P_60P入。C正确。 Eh 10.(1)1.26×106个(2)7.9×10-7s,2.4×102m 【解析】(1)设每秒到达感光胶片的光能量为E, 对于入-500nm的光子能量为E=-h分，因此每秒达到感 光胶片的光子数为=会，代入数据得m1,26x10个。 (2)光子是依次到达感光胶片的，光束中相邻两光 子到达感光胶片的时间间隔为△1=1=7.9xI0s,相邻 两光子间的平均距离为s=c△t=2.4x102m。 >"2.光电效应 基础练习 1.C【解析】对于任何一种金属都存在一个极限频 率，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效 应，波长大的光频率小，所以入射光的波长必须小于这 个极限频率对应的波长，才能产生光电效应，故A错 误；金属电子的逸出功与自身材料有关，与入射光的频 率没有关系，故B错误；发生光电效应时，当入射光的 强度越大，光电流的强度越强，C正确：由于不可见光 的频率有比可见光大，也有比可见光小的，由光电效应 方程E=h-W逸出可知，产生光电子的最大初动能比可见 光产生的最大初动能可能大，也可能小，D错误。 2.B【解析】每个电子吸收一个光子，只有当入射光的 能量大于逸出功，才会有电子飞出，故A错误；锌板在弧光 灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带 正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电，故B正确，C 错误；是否有光电子飞出，与照射光的强度无关，故D错误。 3.B【解折】根据e:乃m知，甲、乙的漫止电压 相等，则光电子的最大初动能相等，丙的遏止电压最大 所以丙光对应的光电子最大初动能最大，根据光电效应 方程Em=hw-Wo知，甲、乙的频率相等，丙的频率最大， 由公式=C可知，丙的波长最小，甲、乙波长相等，由 公式=可知，丙光的动量最大，甲、乙动量相等，同 参考答案与解析。 一金属，截止频率是相同的 4.散射光子的频率要变小，因为波长变大，由c= 可知频率变小。【解析】光子与电子碰撞后电子被反 弹，开始电子静止，动量为0，碰撞后电子动量不为0， 对电子与光子构成的系统，根据动量守恒定律可知碰撞 后光子的动量减小，面光子的动量为=冬，因此碰撞 后光子的波长要变长，又根据C=入v可知，波长变长，而 光速不变，因此光子的频率要变小。 提升练习 5.D【解析】光电管所加的电压，使光电子到达阳 极，则电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，若 将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变， 故A错误；若用红外线照射阴极K时，因红外线的频 率小于黄色光，因此可能不发生光电效应，也可能会发 生光电效应，电流表不一定没有电流通过，故B错误： 若用强度更弱的黄光照射阴极K时，能发生光电效应， 有光子飞出，但光强变弱使得飞出的光子数目减小，电 流表读数减小，故C错误；紫外线的频率大于黄色光的 频率，根据光电效应方程E=hv-W。可知，v用一束紫外 线照射阴极K时，出射光电子的最大初动能一定变大， 与光的强弱无关，故D正确。 6.A【解析】由光电效应方程Emhv-W。可知直线 的斜率表示普朗克常量，所以两条直线平行，C、D错 误；直线与横坐标的交点为金属的极限频率，根据两种 材料的逸出功可知A正确。 7.BD【解析】根据光电效应方程Em=hv-W,对照 图像可知，该金属的逸出功W=ho,由于eU=Ea,所以 遏止电压U=hv_h,当人射光的频率大于极限颜率w ee 时，遏止电压与入射光的频率呈线性关系，故A错误， B正确；因为=心-心，知图线的斜率等于冬，故 C错误；从图上可知，逸出功W=o,根据光电效应方 程，Em=hv-hvo可知，人射光的频率为3wo时，产生的 光电子的最大初动能为2o,故D正确。 8C【解折】对甲：eU-fv-加：对乙：e:多 E-hv-v:vn=号：联立可得v=:所以 v乙 2 专故ABD特，C正。 2 m3.原子的核式结构模型 基础练习 1.AD【解析】α粒子散射实验的结果是，绝大多数 α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，少数α 粒子发生了较大偏转，极少数α粒子被反弹回来。因 59