人教版高中物理精講精練-選擇性必修34.1普朗克黑體輻射理論 原卷版

4.1普朗克黑體輻射理論【考點(diǎn)歸納】考點(diǎn)一：黑體與黑體輻射考點(diǎn)二：黑體輻射實驗規(guī)律考點(diǎn)三：能量量子化考點(diǎn)四：ε＝hν的應(yīng)用【知識歸納】知識點(diǎn)一、黑體與黑體輻射1．黑體：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體．2．黑體輻射(1)定義：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射．(2)黑體輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)．技巧歸納：(1)黑體是一個理想化的物理模型．(2)黑體看上去不一定是黑的，有些可看成黑體的物體由于自身有較強(qiáng)的輻射，看起來還會很明亮．2．一般物體與黑體的比較熱輻射特點(diǎn)吸收、反射特點(diǎn)一般物體輻射電磁波的情況與溫度、材料的種類及表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射3.黑體輻射的實驗規(guī)律(1)溫度一定時，黑體輻射強(qiáng)度隨波長的分布有一個極大值．(2)隨著溫度的升高①各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加；②輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，如圖所示．考點(diǎn)二：能量子1．定義：組成黑體的振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子．2．表達(dá)式：ε＝hν.其中ν是帶電微粒的振動頻率，即帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率．h稱為普朗克常量．h＝6.62607015×10－34J·s.3．能量的量子化：微觀粒子的能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的．技巧歸納：1．普朗克的量子化假設(shè)(1)能量子振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，例如可能是ε或2ε、3ε……當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的．這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子．(2)能量子表達(dá)式：ε＝hνν是帶電微粒的振動頻率，h是一個常量，后人稱之為普朗克常量，其值為h＝6.62607015×10－34J·s.(3)能量的量子化在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化．2．對能量量子化的理解(1)物體在發(fā)射或接收能量的時候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態(tài)．(2)在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動時我們可以認(rèn)為：物體的運(yùn)動是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時必須考慮能量量子化．【題型歸納】題型一：黑體與黑體輻射1．（24-25高二上·全國）關(guān)于對黑體的認(rèn)識，下列說法正確的是（）A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)D．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體2．（22-23高二下·河南南陽·階段練習(xí)）在2015年中國發(fā)射衛(wèi)星“悟空”，用來探測暗物質(zhì)粒子和黑洞。黑洞是黑體的一種，關(guān)于黑體，下列說法正確的是（）A．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布不僅與溫度有關(guān)，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)B．黑體能夠反射各種波長的電磁波，但不會輻射電磁波C．在黑體輻射實驗中，隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動D．愛因斯坦為得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的公式，提出了能量子的假說3．（22-23高二上·河南新鄉(xiāng)·期末）下列關(guān)于熱輻射和黑體輻射的說法正確的是（）A．只有一部分物體輻射電磁波 B．一般物體輻射電磁波的強(qiáng)度與溫度無關(guān)C．黑體不可以向外輻射電磁波 D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波題型二：黑體輻射實驗規(guī)律4．（22-23高二下·江蘇徐州·期末）如圖所示是黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射波長的關(guān)系圖像，下列說法正確的是（

）

A．溫度越高，黑體輻射的電磁波的波長越大B．溫度越高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動C．黑體的輻射強(qiáng)度按波長的分布與材料的表面狀況有關(guān)D．普朗克通過對黑體輻射的研究，提出了能量子的概念5．（22-23高二上·寧夏吳忠·期末）有關(guān)黑體輻射的研究表明：輻射強(qiáng)度、波長分布與輻射體的溫度有密切關(guān)系，此研究對冶金工業(yè)的迅速發(fā)展有巨大貢獻(xiàn)。如圖所示，圖中畫出了四種溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系，據(jù)此以下判斷不正確的是（）A．在同一溫度下，輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長不是最大的，也不是最小的，而是處在最大與最小波長之間B．在同一溫度下，波長越短的電磁波輻射強(qiáng)度越大C．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加D．隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動6．（21-22高二下·河南·期末）有關(guān)黑體輻射的研究表明：輻射強(qiáng)度、波長分布與輻射體的溫度有密切關(guān)系，此研究對冶金工業(yè)的迅速發(fā)展有巨大貢獻(xiàn)。如圖所示，圖中畫出了四種溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系，從中可以看出（）A．溫度越高，輻射電磁波的波長越短B．溫度越低，輻射電磁波的波長越短C．同一波長的輻射強(qiáng)度隨著溫度的升高而增強(qiáng)D．不同溫度時輻射強(qiáng)度的極大值變化無規(guī)律可循題型三：能量量子化7．（22-23高二上·山東臨沂·期末）1900年德國物理學(xué)家普朗克在研究黑體輻射時提出了一個大膽的假說，即能量子假說，關(guān)于能量子假說，下列說法不正確的是（）A．物質(zhì)輻射（或吸收）能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進(jìn)行的B．能量子假說中將每一份不可再分的最小能量值，稱為“能量子”C．能量子假說中，能量子的能量，ν為帶電微粒的振動頻率，h為普朗克常量D．能量子假說認(rèn)為能量是連續(xù)的，是不可分割的8．（22-23高二下·山東泰安·期中）普朗克在研究黑體輻射的基礎(chǔ)上，提出了能量子理論，開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。關(guān)于量子，下列說法正確的是（）A．是類似于質(zhì)子、電子的微觀粒子 B．是一種高科技材料C．是一個數(shù)量級的常量 D．表示微觀世界的不連續(xù)性觀念9．（22-23高二上·江蘇淮安·期中）下列關(guān)于能量量子化說法正確的是（）A．愛因斯坦最早提出了能量量子化假說 B．普朗克認(rèn)為微觀粒子能量是連續(xù)的C．頻率為v的光的能量子為hv D．電磁波波長越長，其能量子越大題型四：ε＝hν的應(yīng)用10．（22-23高二上·浙江嘉興·期中）如圖所示，高效而環(huán)保的光催化捕蚊器采用蚊子喜愛的紫外線誘捕蚊子。捕蚊器發(fā)射的紫外線的頻率為，普朗克常量h取，則下列說法正確的是（）A．紫外線可用于加熱理療B．紫外線的頻率比可見光小C．該紫外線在真空中的波長為D．該紫外線能量子的能量為11．（21-22高二上·重慶萬州·期末）關(guān)于電磁波和能量量子化，下列說法正確的是（）A．法拉第最先預(yù)言電磁波的存在B．電磁波的頻率越高，能量子的能量越大C．紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線的波長依次變長D．從距離地面340km的天宮一號空間站發(fā)送信號到地面接收站，至少需要10-3s12．（2020高三·全國·專題練習(xí)）由于內(nèi)部發(fā)生激烈的熱核聚變，太陽每時都在向各個方向產(chǎn)生電磁輻射，若忽略大氣的影響，在地球上垂直于太陽光的每平方米的截面上，每秒鐘接收到的這種電磁輻射的總能量約為1.4×103J。已知：日地間的距離R=1.5×1011m，普朗克常量h=6.6×10﹣34J?s。假如把這種電磁輻射均看成由波長為0.55μm的光子組成的，那么，由此估算太陽每秒鐘向外輻射的光子總數(shù)的數(shù)量級約為（）A．1045 B．1041 C．1035 D．1030【課堂過關(guān)精練】一、單選題13．（23-24高二下·河南·階段練習(xí)）關(guān)于電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用、能量量子化，下列說法正確的是（）A．利用紅外線的熱效應(yīng)能殺菌消毒，夜視儀利用了紫外成像技術(shù)B．X射線具有輻射性，可用來通信和廣播C．能量量子化指能量的連續(xù)性，微觀粒子的能量值可以是任意值D．普朗克提出了能量子假說，解決了黑體輻射的理論困難，提出了“量子”概念14．（23-24高二上·安徽黃山·期末）下列說法正確的是（）A．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射B．只有溫度高的物體才會有熱輻射C．電磁波是一種物質(zhì)，不能在真空中傳播D．一個物體所具有的能量是非量子化的，可以是一個任意值15．（2024高二·山西·學(xué)業(yè)考試）關(guān)于黑體輻射，下列說法正確的是（

）A．溫度太低的物體不會輻射電磁波B．黑體不會輻射電磁波C．愛因斯坦通過提出的能量子假說，很好地解釋了黑體輻射規(guī)律D．黑體輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍16．（23-24高二上·黑龍江哈爾濱·期末）關(guān)于電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用、能量量子化，下列說法正確的是（）A．普朗克提出了能量子假說，解決了黑體輻射的理論困難，提出了“量子”概念B．X射線具有輻射性，可用來通信和廣播C．能量量子化指能量的連續(xù)性，微觀粒子的能量值可以是任意值D．利用紅外線的熱效應(yīng)能殺菌消毒，夜視儀利用了紅外成像技術(shù)17．（23-24高二上·寧夏銀川·期中）下列說法正確的是（

）A．變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場B．普朗克提出量子化理論，并認(rèn)為光本身是由一個個不可分割的能量子組成的C．麥克斯韋建立了電磁場理論，預(yù)言并通過實驗證實了電磁波的存在D．能量子與電磁波的頻率成正比18．（22-23高二下·山西忻州·期中）對宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時代的起點(diǎn)。關(guān)于黑體輻射，下列說法正確的是（）A．黑體不會輻射電磁波B．溫度低于0℃的物體不會輻射電磁波C．黑體輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍D．愛因斯坦提出的能量子假說，能夠很好地解釋黑體輻射規(guī)律19．（23-24高三上·江西南昌·開學(xué)考試）現(xiàn)在市場上常用來激光打標(biāo)的是355nm紫外納秒固體激光器，該激光器單光子能量高，能直接打斷某種材料的分子鍵，使之從材料表面脫離。據(jù)此判斷，打斷該材料分子鍵需要的能量約為（取普朗克常量，真空光速）（

）

A． B． C． D．20．（22-23高二上·浙江杭州·期末）在能量量子化研究的歷程中，以下說法中正確的是（）A．黑體即不反射電磁波，也不向外輻射電磁波B．一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度無關(guān)C．類似于能量的量子化，任何物體的帶電量也是“量子化”的D．麥克斯韋建立了電磁場理論，并用實驗捕捉到了電磁波21．（2023高二·全國·專題練習(xí)）1900年德國物理學(xué)家普朗克在研究黑體輻射時提出了一個大膽的假說，即能量子假說，關(guān)于能量子假說，下列說法不正確的是（）A．物質(zhì)發(fā)射（或吸收）能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進(jìn)行的B．能量子假說中將每一份能量單位，稱為“能量子”C．能量子假說中的能量子的能量，為帶電微粒的振動頻率，h為普朗克常量D．能量子假說認(rèn)為能量是連續(xù)的，是不可分割的【高分突破精練】一、單選題22．（22-23高二下·河南·期中）如圖是一種工業(yè)用的輻射式溫度計，是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計的，通過檢測物體輻射強(qiáng)度，推知物體的輻射溫度。如果被測物體的溫度升高了，關(guān)于物體的輻射強(qiáng)度以及輻射強(qiáng)度的極大值移動方向，正確的是（）

A．輻射強(qiáng)度增大，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動B．輻射強(qiáng)度增大，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動C．輻射強(qiáng)度減小，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動D．輻射強(qiáng)度減小，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動23．（22-23高二下·陜西榆林·期中）某氣體在、兩種不同溫度下的分子速率分布圖像如圖甲所示，縱坐標(biāo)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，橫坐標(biāo)表示分子的速率；而黑體輻射的實驗規(guī)律如圖乙所示，圖乙中畫出了、兩種不同溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系，下列說法正確的是（）A．圖甲中>，圖乙中> B．圖甲中<，圖乙中<C．圖甲中<，圖乙中> D．圖甲中>，圖乙中<24．（22-23高二下·北京海淀·期中）在物理學(xué)中，只要等式成立，方程的兩邊應(yīng)該具有相同的量綱，利用量綱分析，有時不用具體求解問題，就可以分析導(dǎo)出物理關(guān)系。例如，求一個物體在重力加速度g的影響下，下落高度h所需的時間，我們只需要構(gòu)造一個表示時間的量，利用g和h，唯一可行的方法是，其中a是一個尚不確定的系數(shù)，它是無量綱的，無量綱系數(shù)是不重要的，我們不必寫出，通常，一個物理量的量綱表達(dá)為四個基本量：M（質(zhì)量），L（長度）T（時間）K（溫度）的量綱。任意物理量x的量綱被記為，如速度v的量綱可表示為，根據(jù)以上描述，以質(zhì)量、長度、時間和溫度的量綱來表示普朗克常數(shù)h，其形式應(yīng)為（）A． B．C． D．二、多選題25．（23-24高二·全國·假期作業(yè)）不能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是（）A．能量的連續(xù)經(jīng)典理論B．普朗克提出的能量量子化理論C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋D．牛頓提出的能量微粒說26．（23-24高二上·廣西南寧·期末）下列有關(guān)黑體和黑體輻射的說法中正確的是（）A．黑體的熱輻射實際上是電磁輻射B．能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體叫做黑體C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布與它的溫度、材料的種類及表面狀況有關(guān)D．黑體的溫度升高時可以輻射出任何頻率的電磁波（包括可見光和不可見光）27．（23-24高二上·全國·課前預(yù)習(xí)）關(guān)于“能量量子化”，下列說法正確的是（）A．認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份的B．認(rèn)為能量值是連續(xù)的C．認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的D．認(rèn)為微觀粒子的能量是分立的28．（23-24高二上·甘肅白銀·期末）下列有關(guān)熱輻射的說法中，正確的是（）A．有些物體不會向外輻射電磁波B．物體在室溫時，熱輻射的主要成分是波長較長的電磁波C．物體的溫度升高時，熱輻射中波長較長的成分越來越強(qiáng)D．黑體不反射電磁波，但可以向外輻射電磁波29．（22-23高二下·湖北咸寧·期末）“傳統(tǒng)”光刻機(jī)利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片．為提高光刻機(jī)投影精細(xì)圖的能力，“浸沒式”光刻在投影物鏡和光刻膠之間填充液體，以便提高分辨率，如圖所示．若浸沒液體的折射率為1.7，當(dāng)不加液體時光刻膠的曝光波長為，則加上液體后（

）

A．紫外線