第4章 1 普朗克黑体辐射理论-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

为机械能必定会产生其他影响，故A错误；气体膨胀具有方向 性，故B错误：扩散现象也有方向性，故D错误 从高温热库（热水） 热力学第二定律 吸收热量Q, Q1>W,A错误， 两种不 B正确。 同金属向低温热库（冷水） 7.B 丝组成放出热量Q, 的回路 能量守恒定律 温差电现象， Q1=Q2+W, 电流做功W C、D错误。 8.D能量耗散是指其他形式的能转变为内能，最终流散在周围 环境中无法重新收集并加以利用的过程。本题中的电能、光 能都可以重新收集并加以利用。火炉把房子烤暖使燃料的化 学能转变成内能并流散在周围的环境中，难以重新收集并加 以利用，是能量耗散。故本题选D。 9.CD能量耗散过程中能量仍守恒，但可利用的能源越来越 少，这说明自然界中的宏观过程具有方向性，符合热力学第二 定律，故A、B错误，C、D正确。 综合提升练 10.BD汽缸壁是导热的，缓慢地升高汽缸外部气体的温度，汽 缸内封闭气体的温度随之升高，又因为理想气体的内能只与 温度有关，所以封闭气体的内能增加。汽缸外部气体压强不 变，同时，活塞与汽缸壁接触处光滑且不漏气，所以封闭气体 压强不变，由理想气体状态方程=C知，温度升高，压强不 变，体积必然增大，气体对外界做功。缸内气体是从单一热 库吸热，但并未全部用来做功，吸收的热量一部分转化为封 闭气体的内能，一部分对外做功。 11.A抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A正确；放水 发电的过程中，有部分重力势能转化为电能，机械能不守恒， 故B错误；抽水蓄能、放水发电过程，总的能量保持不变，并 不能使能量增多，故C错误；抽水蓄能电站能够合理调节用 电高峰期和低谷期的调峰问题，但是能量总量并没有增加， 我们仍面临着能源危机，还需节约能源，故D错误。 12.ABE由题知，分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环 形管边缘部位，从B端流出，分子热运动速率较小的气体分 子将聚集到环形管中心部位，中心部位气流与分离挡板碰撞 后反向，从A端流出，根据温度是分子平均动能的标志可知， B端为热端，A端为冷端，A端流出的气体分子热运动平均速 率一定小于B端流出的，选项A、B正确；气体的内能与温 度、质量等因素有关，根据题述，不能确定两端流出气体的质 量关系，所以不能判断出两端流出气体的内能关系，选项C 错误：该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即 通过外界做功而实现，并非自发进行，不违背热力学第二定 律，选项D错误，E正确。 2 练案[17] 基础巩固练 1.D黑体吸收电磁波而不发生反射，黑体自身向外幅射电磁 波，不一定是黑色的，A、B错误：任何物体都会反射电磁波，只 吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的，黑体是一种理想 化的模型，D正确；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，与材料的种类及其表面状况无关，C错误。 2.BC随着温度的升高，黑体辐射强度增强，同时辐射强度的 极大值向波长较短的方向移动，所以T,>T,>T3>T4,故A错 误，B正确：测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知其 温度，而不同温度的黑体可以辐射出相同波长的电磁波，故C 正确，D错误。 3.A根据黑体辐射的实验规律可知，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，辐射强度的极大值向波长较短的方向移 动，故A正确，B、C、D错误。 4.B根据黑体辐射的实验规律可知，随温度升高，各种波长的 辐射强度都增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动， 故人体热辐射强度【随人体温度的升高而增大，其极大值对 应的波长减小，选项B正确。 5.BC根据辐射强度图线可知，同一黑体在不同温度下向外辐 射同一波长的电磁波的辐射强度不相同，温度越高，辐射强度 越强，A错误；根据辐射强度图线可知，辐射强度的极大值随 温度升高而向短波方向移动，B正确：根据福射强度图线可 知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，C正确：根 据辐射强度图线可知随着温度的升高，各种波长的辐射强度 都增加，即向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而增大，D 错误。 6.A在经典物理学中，对物理量变化的最小值没有限制，它们 可以任意连续变化，如重力、动能、长度等，但在量子力学中， 物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化，具体有多大 要随体系所处的状态而定。这种物理量只能采取某些分离数 值的特征叫作量子化，A正确，B、C、D错误。 7.ABC能量子假说认为，物体发射（或吸收）能量时，能量不是 连续的，而是一份一份进行的，每一份不可再分的最小能量 值，称为“能量子”，它的表达式为￡=v,v为带电微粒的振动 频率，h为普朗克常量，故A、B、C正确，D错误。 8A由e=h,和c=可知，8=h片，A正确。 9.BD根据爱因斯坦的相对论观，点，飞秒激光的速度不可能超 过光在真空中的速度，故A错误；飞秒激光的能量的变化是不 连续的，故B正确；飞秒激光的频率为v=六=1.053×106 c3×108 z≈2.85×1014z,故C错误；飞秒激光的光子能量约为E= m=6.63×10x2.85×10eV=1.2eV,故D正确。 1.60×10-9 综合提升练 10.B根据题述，点光源向所有方向均匀辐射，即距离点光源为 R的球面上单位时间所接收的光的能量等于点光源单位时 间所辐射的光的能量，即Pt=4πR×n6o,其中t=1s,eo= 气联立解得R3×10m,述项B正确。 .AC激光在介质中的折射率n=天==儿，故激光在 室中的波长=，A正确：激光颜率”=元=后B错误： 由能量关系P=Ne,c=Aw,Ao=nM及e=hm得N=PA,C 正确，D错误。 12.(1)2×10-4s(2)5×105个 解析：(1)已知激光器的功率P=10W 每次“点焊”需要的能量E=2×103J 根据E=P可得每次“点焊”视网膜的时间 4=g=20 05=2×104s。 (2)设每个能量子的能量为E。 则E=hm=h￡ 在这段时间内发出的能量子的数量 -E_E入_2×10-3×500×10- n=E=c-6.63×10”×3×1 个≈5×105个。 练案[18] 基础巩固练 1.AC产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光 电子数越多，饱和电流越大，选项A正确；饱和电流大小与入 射光的频率无关，选项B错误；光电子的最大初动能随人射光 频率的增加而增加，与入射光的强度无关，选项C正确：减小 入射光的频率，若低于极限频率，则不能发生光电效应，没有 光电流产生，选项D错误。 2.C用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，与验电器接触后，验电器 带负电，锌板与验电器通过导线连接在一起，所以锌板也带负 电，A错误；紫外线照射锌板后，锌板发生光电效应，有电子从 锌板表面逸出，验电器上的电子通过导线传到锌板，所以指针 闭合，B错误，C正确：当照射光的频率大于金属板的截止频 率时，才能发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，改 用红光照射锌板时，锌板不一定会发生光电效应，验电器的指 针不一定会闭合，D错误。 3.C正常工作时，光电管阴极K上逸出光电子，因此A端接电 源正极，B端接电源负极，电阻R中的电流方向自上而下，A、 D错误：紫外线的频率比可见光大，则换用紫外线照射光电管 时有光电效应发生，电路有电信号输出，B错误；正常工作时， 光照强度越大，光电流越大，电阻R两端的电压越大，C正确。 4.AC因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射 时，电流表中一定有电流通过，A正确；因不知阴极K的截止 —23 频率，所以用红光或红外线照射时，也可能发生光电效应，B 错误，C正确：即使Us=0,电流表中也可能有电流通过，D 错误。 5.A开关S断开，由于仍能发生光电效应，光电子仍能到达阳 极，也会有电流流过电流表，故A正确：将滑动变阻器的滑片 c向α移动，所加正向电压增大，则光电子到达阳极时的速度 必将变大，故B错误；只要光的频率不变，就能发生光电效应， 即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根据爱因斯坦光电效应方程E,=hv-W。可知，当入射光 频率增大为原来的2倍时，产生光电子的最大初动能大于原 来的2倍，当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大 初动能减小，光电流的大小与光照时间无关，故A、B、C错误： 当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内照射到金属 表面的光子数是原来的2倍，所以单位时间内产生的光电子 数目也增大为原来的2倍，故D正确。 7.A当光子的能量大于金属的逸出功时就能发生光电效应，可 知能量是2.20eV的光子分别照射到四种金属板上，会发生 光电效应的金属板是铷。故选A。 8.BCD由爱因斯坦光电效应方程E,=hw-W。可得甲组实验： 1.2eV=4.0eV-Wm,乙组实验：2.9eV=6.0eV-Wz,解 得Wo甲=2.8eV,Wo2=3.1eV,即两组实验金属板的逸出功 不同，所以材料不同，A错误；根据E=hm=h公可知，甲组实 验所使用的入射光能量更小，波长更长，B正确；甲组实验若 入射光子的能量为5.0eV,则逸出光电子的最大初动能为E =5.0eV-2.8eV=2.2eV,C正确；乙组实验若人射光子的 能量为5.0eV,大于乙组材料的逸出功，能够发生光电效应， 根据光电效应规律可知，相对光强越强，光电流越大，D正确。 综合提升练 9.C由e=m知，光子的能量与频率成正比，则A、B两种光子 的频率之比为2：1，故A错误；E4=hwA-Wo,EB=hva-W。, 新晚欲受子=气-6故错误，c正确： 该金属的截止频率为“。=方 。_E-2,故D错误。 h 0D由光电效应方程可得二h天-C由动能定理可得 eU=E,联立可得U=hc(一)，故A,B.C错误，D正确。 e入o入 11.(1)h天-E(2) 入 解析：(1)光子能量ε=hC 由光电效应方程E=h-W。 解得=h分-E。 3练案[17] 第四章1.普朗 基础巩固练 知识点一黑体与黑体辐射黑体辐射的实验 规律 1.对黑体的认识，下列说法正确的是( A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波 B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了 与温度有关，还与材料的种类及其表面状 况有关 D.黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝 对黑体 2.（多选)如图为关于黑体辐射的图像，下列判 断正确的是 +辐射强度 波长/μm A.T,<T2<T3<T4 B.T1>T2>T3>T4 C.测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以 得知其温度 D.测量某黑体辐射的任一波长的光的辐射强 度可以得知其温度 3.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关 系的图像中，符合黑体辐射实验规律的是 ( ◆辐射强度 ◆辐射强度 1700K .1300K 1300K 1700K 波长 波长 A B ◆辐射强度 辐射强度 1700K 1300K 300K 1700K 支长 波长 克黑体辐射理论 4.“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响 应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑 体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热 辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人 体热辐射强度I及其极大值对应的波长入的 变化情况是 A.I增大，入增大 B.I增大，入减小 C.I减小，入增大 D.I减小，入减小 5.（多选)热辐射的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 的辐射能量。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 辐射强度 70H 60 2200K 50 2000K 40 30 1800K 20 1600K 10 0 3A/本m 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 知识点二能量子 6.普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开 创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具 有“量子化”特征的是 () A.人的个数 B.人的质量 C.物体的动能 D.物体的长度 6 7.（多选)(2025·河南郑州市月考)1900年德国 物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一 个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于 能量子假说内容的是 () A.物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续 的，而是一份一份进行的 B.能量子假说中将不可再分的最小能量值， 称为“能量子” C.能量子假说中的能量子ε=hw,v为带电微 粒的振动频率，h为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的，是不可分 割的 8.已知某种单色光的波长为入，在真空中光速为 c,普朗克常量为h,则电磁波辐射的能量子s 的值为 Ah分 B.A c后 D.以上均不正确 9.（多选)(2025·浙江衢州市高二期末)全飞秒 激光是国际上最先进的角膜屈光手术模式之 一，经查阅资料得知，飞秒激光是一种波长 1053nm的激光，已知普朗克常量为6.63× 104J·s,则下列说法正确的是 A.飞秒激光的传播速度有可能超过3×10/s B.飞秒激光光子的能量是不连续的 C.飞秒激光的频率为1.053×10Hz D.飞秒激光的光子能量约为1.2eV 综合提升练 10.一点光源以113W的功率向周围所有方向均 匀地辐射波长约为6×107m的光，在离点 光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光 子数为3×1014个。普朗克常量为h=6.63× 1034J·s。R约为 A.1×102m B.3×102m C.6×102m D.9×102m 177 1.(多选)一激光器发光功率为P,发出的激光 在折射率为n的介质中波长为入。若光在真 空中的速度为c,普朗克常量为h,则下列叙 述正确的是 () A.该激光在真空中的波长为n入 B.该波的频率为 入 C.该激光器在时间t内辐射的能量子数 为批 D.该激光器在时间t内辐射的能量子数 为 2.纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生 活的各个方面。将激光束的宽度聚光到纳米 级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官。 糖尿病引起的视网膜病变是导致成年人失明 的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光 束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的 严重后果。一台功率为10W的氩激光器，能 发出波长入=500nm的激光，用它“点焊”视 网膜，每次“点焊”需要2×103J的能量，普 朗克常量h=6.63×10-34J·s,求： (1)每次“点焊”视网膜的时间； (2)在一次“点焊”的时间内发出的能量子的 数量。