4.1 普朗克黑体辐射理论 分层作业-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 分层清晰，从基础概念到综合应用再到前沿拓展，适配新授课知识巩固与能力进阶 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|热辐射、黑体辐射、能量子假说基础概念|单选/多选聚焦物理观念，简单计算强化能量子公式应用| |B层|黑体辐射图像分析、太阳辐射实际计算|图像辨析题培养科学思维，综合计算提升模型建构能力| |C层|宇宙微波背景辐射黑体谱|结合诺贝尔成果考查，渗透科学态度与责任|

4.1普朗克黑体辐射理论 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．关于对热辐射的认识，下列说法正确的是（　　） A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波 B．物体温度越高，辐射强度越大 C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关 D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色 2．关于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（　　） A．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 B．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 C．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．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 3．（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ε 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．电磁波的能量子与电磁波在真空中的波长成反比 D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 4．普朗克为解释黑体辐射规律，提出能量子假说，认为黑体辐射的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个能量子。已知某黑体辐射的频率为，普朗克常量。求： (1)该能量子的能量是多少焦耳？ (2)该能量子的能量相当于多少电子伏特？ (3)如果这个黑体每秒辐射的能量子总数为个，那么它每秒辐射的总能量是多少？ B层 5．如图是物理兴趣小组的同学在某资料上发现的一幅物理图像，该图像未标明坐标轴代表的物理量。于是同学们对该图像进行了讨论，正确的意见是（　　）    A．该图像可能是某种气体在不同温度时的分子速率分布图像，且图线Ⅱ对应的温度较高 B．该图像可能是黑体在不同温度时的辐射强度随波长变化的图像，且图线Ⅰ对应的温度较高 C．该图像可能是某振动系统在不同驱动力作用下受迫振动的振幅随频率变化的图像，且图线Ⅱ对应的驱动力频率较大 D．该图像可能是不同电源的输出功率随负载电阻变化的图像。且图线Ⅰ对应的电源内阻较大 6．（多选）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．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子” C．能量子假说中的能量子的能量ε=hν，ν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 7．阅读如下资料并回答问题；自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射。热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100％地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=T 4，其中常量=5.67 10-8W/（m2·K4）。在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。有关数据及数学公式：太阳半径Rs=696000km，太阳表面温度T=5770K，地球半径r=6371km．球面积=4R2，其中R为球半径。 （1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为 210-7m~110-5m范围内，求相应的频率范围； （2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少； （3）已知太阳到地球的距离约1.49108km，忽略太阳辐射能量在传播过程中的损失。地球表面受到来自太阳的辐射能量的总功率约为多少? C层 8．（多选）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国物理学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是（　　） A．微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波 B．微波和声波一样都只能在介质中传播 C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《4.1普朗克黑体辐射理论》参考答案 题号 1 2 3 5 6 8 答案 B B BC A ABC ACD 1．B 【详解】A．所有物体均向外辐射电磁波，故A错误； B．根据黑体辐射的实验规律可知温度越高，辐射强度越大，故B正确； C．热辐射强度与材料种类及表面状况也有关，故C错误； D．常温下我们看到的不透明物体的颜色是物体反射光的颜色，透明物体的颜色是物体透过的光的颜色，故D错误。 故选B。 2．B 【详解】A．能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故A正确； B．温度越高，一般物体辐射越强，所以一般物体辐射电磁波的强度按波长的分布与温度有关，故B错误； C．温度越高，则黑体辐射越强，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C正确； D．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，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D正确。 本题选错误的，故选B。 3．BC 【详解】AB．由普朗克能量子假说可知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，故A错误，B正确； C．最小能量值ε=hν，又电磁波在真空中 故有 电磁波的能量子与电磁波在真空中的波长成反比，故C正确； D．能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故D错误。 故选BC。 4．(1) (2) (3) 【详解】（1）能量子能量 （2）换算成电子伏特 （3）每秒总能量 5．A 【详解】A．如图所示的可能是某种气体在不同温度时的分子速率分布图像，且图线Ⅱ对应的温度较高，故A正确； B．温度升高时，黑体辐射各种波长的辐射强度都增加，不同温度对应的曲线不相交，B错误； C．同一振动系统在不同驱动力作用下的共振曲线峰值对应的频率相同，且不会经过坐标原点，故C错误； D．当负载电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，如果图像是不同电源的输出功率随负载电阻变化的图像，则图线Ⅱ对应的电源内阻较大，故D错误。 故选A。 6．ABC 【详解】能量子假说认为，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，每一份能量单位，称为“能量子”，能量子的能量ε=hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，故ABC符合题意，D不符合题意。 故选ABC。 7．（1）3×1013Hz～1.5×1015Hz；（2）；（3）W 【详解】（1）光速c=3×108m/s，根据 代入数据解得， 频率范围为 3×1013Hz～1.5×1015Hz （2）根据题意可知每小时从太阳表面辐射的总能量为 代入数据解得 （3）地球表面受到来自太阳的辐射能量的总功率约为 代入数据解得W 8．ACD 【详解】微波是电磁波中按波长分类波长较小的一种，微波是指波长在到之间的电磁波，故A正确．电磁波的传播不需要介质，故B错误，C正确．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故D正确． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $