Тепловое Излучение

1.Нагретое тело производит тепловое излучение на всем диапазоне длин волн.

Как изменится а) максимальная длина волны (λmax)

б ) максимальная энергия, излучаемая волной данной длины в единицу времени с единицы поверхности (r_λ,t)

при увеличении температуры нагретого тела

Варианты ответов:

1) а) увеличится б) увеличится

2) а) увеличится б) уменьшится

3) а) уменьшится б) увеличится

4) а) уменьшится б) уменьшится

2. 1)Нагретое тело производит тепловое излучение на всем диапазоне длин волн.

К ак изменится: а) максимальная длина волны (λmax); б) максимальная энергия, излучаемая волной данной длины в единицу времени с единицы поверхности (r_λ,t) при уменьшении температуры нагретого тела

Варианты ответов:

1) а) увеличится б) увеличится

2) а) увеличится б) уменьшится

3) а) уменьшится б) увеличится

4) а) уменьшится б) уменьшится

3.Энергетическая светимость абсолютно черного тела Rэ = 3*10⁴ Вт/м² Определить длину волны λm, отвечающую максимуму испускательной способности этого тела.

Варианты ответов:

1) λm = 3.4*10^-6 м 2) λm = 4.3*10^-6 м

3) λm = 3.4*10^-10 м 4) λm = 4.3*10^-10 м

4.Выберите верное утверждение

а) Излучение абсолютно белого тела при данной длине волны и температуре превышает излучение любых других тел

б) Излучение абсолютно черного тела при данной длине волны и температуре превышает излучение любых других тел

в) Излучение абсолютно черного тела при любой длине волны и температуре превышает излучение любых других тел

г) Излучение абсолютно черного тела при любой длине волны и температуре превышает излучение любых других тел

5.Выберите правильное утверждение относительно способа излучения электромагнитных волн

а) электромагнитные волны излучаются непрерывно при температурах ниже 700 К

б) электромагнитные волны излучаются непрерывно при температурах выше 700 К

в) электромагнитные волны излучаются не непрерывно, а отдельными квантами при любой температуре от 0 К до 700 К

г) электромагнитные волны излучаются не непрерывно, а отдельными квантами при любой температуре выше 0 К

6.Черное тело нагрели от температуры Τ=500К до некоторой Τ₁, при этом его энергетическая светимость увеличилась в 16 раз. Чему равна температура Τ₁?

1) 8000К; 2) 600К;

3) 1000К; 4) 2000К;

7.Черное тело нагрели от температуры Τо=500К до Τ₁=700К.

Как изменилась длина волны, соответствующая максимальной спектральной плотности энергетической светимости?

1) Уменьшилась на 1,7 мкм; 2) Увеличилась на 4,35 мкм;

3) Уменьшилась на 1,4 мкм; 4) Увеличилась на 0,17 мкм.

8.Черное тело находится при температуре Τ₀=2900К. При его остывании длина волны, соответствующая максимальной спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на 10 мкм. Определить температуру Τ₁, до которой тело охладилось.

1) 264К; 2) 290К;

3) 1000К; 4) 600К.

9.Черное тело нагрели от температуры Τ до Τ₁, при этом его энергетическая светимость увеличилась в 16 раз. Найти соотношение Τ₁/Τ.

1) 16; 2) 2;

3) 0,5; 4) 8;

10.Полость объемом 1 литр, заполнена тепловым излучением при температуре 2000К. Найти теплоемкость полости (Дж/К).

1) 1,2*10^-9; 2) 1,7*10^-19; 3) 2,4*10^-21.

11.Полость объемом 1 литр, заполнена тепловым излучением при температуре Τ, энтропия которой ς=0.8*10^-21 Дж/ К. Чему равна Τ?

1) 2000К; 2) 1700К;

3) 600К; 4) 1000К.

12.Для усиления энергетической светимости абсолютно черного тела в 16 раз необходимо уменьшить его температуру в λ раз. Определить λ.

1) 2; 2) 4;

3) 1/2; 4) 1/4.

13.Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, если фототок прекращается при приложении задерживающего напряжения U₀=3,7 В.

1) 1,14 м/с; 2) 1,3 м/с;

3) 1,14 км/с; 4) 1,3 км/с;

5) 1,14 Мм/с; 5) 1,3 Мм/с.

14.Черное тело нагрели от температуры Т₁=600 К до Т₂=2400 К. Определить, во сколько раз изменилась его энергетическая светимость.

1) увеличилась в 4 раза; 2) увеличилась в 16 раз;

3) увеличилась в 64 раза; 4) увеличилась в 256 раз;

5) уменьшилась в 4 раза; 6) уменьшилась в 16 раз;

7) уменьшилась в 64 раза; 8) уменьшилась в 256 раз;

9) осталась неизменной; 10) нет правильного ответа.

15.Имеется два абсолютно черных источника теплового излучения. Температура одного из их Т₁=2500К. Найти температуру другого источника, если длина волны, отвечающая максимуму его испускательной способности, на ∆λ=0,50 мкм больше длины волны, соответствующей максимуму испускательной способности первого источника.

1) 1,75 кК; 2) 2,5 кК;

3) 175 К; 4) 250 К.

16.По какому закону меняется отношение излучательной способности r_λ,T данного вещества к поглощательной a_λ,T?

1) ~1/λ; 2) const;

3) ~λ²; 4) ~T²;

5) ~T/λ; 5) нет правильного ответа.

17.Серебряный шарик (теплоемкость – 230 Дж/г*К, плотность – 10500 кг/м³) диаметра d=1 см поместили в откачанный сосуд, температура стенок которого поддерживается близкой к абсолютному нулю. Начальная температура равна Т₀=300 К. Считая поверхность шарика абсолютно черной, найти через сколько времени его температура уменьшится в n=2 раза.

1) 1 час 2) 1,2 часа 3) 1,5 часа 4) 1,7 часа 5) 2 часа

18.Считая, что тепловые потери обусловлены только излучением, определите, какую мощность необходимо подводить к медному шарику диаметром d=2 см, чтобы при температуре окружающей среды t₀= -13˚C поддерживать его температуру равной t=17˚C. Примите поглощательную способность меди равной А=0,6.

1) 0,05 Вт 2) 0,1 Вт 3) 0,2 Вт 4) 0,3 Вт 5) 0,4 Вт

19.Зависит ли испускательная и поглощательная способности серого тела от:

а) Частоты излучения; б) Температуры; в) Зависит ли отношение испускательной способности тела к его поглощательной способности от природы тела?

1) a) Да; б) Да; в) Да 5) a) Нет; б) Да; в) Нет

2) a) Да; б) Да; в) Нет 6) a) Да; б) Нет; в) Нет

3) a) Да; б) Нет; в) Да 7) a) Нет; б) Нет; в) Да

4) a) Нет; б) Да; в) Да 8) a) Нет; б) Нет; в) Нет

20.Принимая Солнце (радиус равен 6,95*10⁸ м) за черное тело и учитывая, что его максимальной спектральной плотности энергетической светимости соответствует длина волны 500 нм, определить: а) Энергию, излучаемую Солнцем в виде электромагнитных волн в течение 10 минут; б) Массу, теряемую Солнцем за это время за счет излучения.

1) а) 10²⁸ Дж; б) 10¹¹ кг 2) а) 2,34*10²⁹ Дж; б) 2,6*10¹² кг

3) а) 8,9*10³⁰ Дж; б) 10¹³ кг 4) а) 5,38*10³¹ Дж; б) 6*10¹⁴ кг 5) а) 3,09*10³² Дж; б) 3,4*10¹⁵ кг

21.Определите, как и во сколько раз изменится мощность излучения черного тела, если длина волны, соответствующая максимуму его спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с 720 нм до 400 нм.

1) 8,5 2) 9,5 3) 10,5 4) 11,5 5) 12,5

22.Известно, что максимум энергии излучения Солнца соответствует волне ₀=0,48 мкм. Радиус Солнца R= м, масса Солнца M= кг. За какой момент времени Солнце теряет 1000000 кг своей массы?

1) 5*10^-20с; 2) 5*10^-21с;

3) 10^-19с; 4) 2*10^-20с;

5) 2*10^-19с.

23.При изучении звезды A и звезды B установлено соотношение масс, теряемых ими в единицу времени: m_A=2m_B, и их радиусов: R_A=2,5R_B. Максимум энергии излучения звезды B соответствует волне _B=0,55 мкм. Какой волне соответствует максимум энергии излучения звезды A?

1) _A=0,73 мкм; 2) _A=0,70 мкм;

3) _A=0,67 мкм; 4) _A=0,64 мкм;

5) _A=0,61 мкм.

24.Имеется платиновая пластинка. Один из ее концов покрыт платиновой чернью. Что будет происходить с покрытым и непокрытым концами при накаливании пластинки?

1) Черный конец светится меньше, остывает быстрее

2) Черный конец светится меньше, остывает медленнее

3) Черный конец светится меньше, остывает с той же скоростью

4) Черный конец светится ярче, остывает быстрее

5) Черный конец светится ярче, остывает медленнее

6) Черный конец светится ярче, остывает с той же скоростью

25.Что происходит с максимумом излучательной способности абсолютно черного тела при росте температуры?

1) Увеличивается по величине, смещается к большим длинам волн

2) Увеличивается по величине, не смещается

3) Увеличивается по величине, смещается к меньшим длинам волн

4) Уменьшается по величине, смещается к большим длинам волн

5) Уменьшается по величине, смещается к меньшим длинам волн

6) Уменьшается по величине, не смещается

26.Какой закон неприменим при инфракрасных длинах волн?

1) Закон Планка 2) Закон Стефана-Больцмана

3) Закон Рэлея-Джинса 4) Второй закон Вина

5) Закон Кирхгофа

2 7.На рисунке показана зависимость спектральной плотности веществ(1,2) от длины волны. Что можно сказать о данных веществах и их температурах?

r_{λ,T 1}

₂

λ_M1 λ_M2 λ

1) вещества одинаковые, Т₁>T₂

2) вещества разные Т₁<T₂

3) вещества одинаковые , о соотношении температур нельзя сделать вывод

4) вещества одинаковые, Т₁<T₂

5) вещества разные, о соотношении температур нельзя сделать вывод

6) вещества одинаковые,Т₁=Т₂

7) о веществах нельзя сделать вывод, Т₁>T₂

8) о веществах нельзя сделать вывод, Т₁<T₂

28.Температура одного из двух абсолютно черных источников Т₁=2900К. Найти температуру второго источника Т₂, если длина волны, соответствующая максимуму его излучательной способности на ∆λ=0.40мкм больше длины волны, соответствующей максимуму излучательной способности первого источника.

1) 1219К

2) 2000К

3) 1200К

4) 3000К

5) нет верных ответов

2 9.На рисунке показана зависимость спектральной плотности веществ(1,2) от длины волны. Что можно сказать о данных веществах и их температурах?

r_λ,Т

1

2

λ_M1=λ_м2 λ

1) вещества одинаковые, Т₁>T₂

2) вещества разные Т₁<T₂

3) вещества одинаковые , о соотношении температур нельзя сделать вывод

4) вещества одинаковые, Т₁<T₂

5) вещества разные, о соотношении температур нельзя сделать вывод

6) вещества одинаковые,Т₁=Т₂

7) о веществах нельзя сделать вывод, Т₁>T₂

8) о веществах нельзя сделать вывод, Т₁<T₂

9) нет верных ответов

30.Какие утверждения для абсолютно черных тел являются верными?

1 - все абсолютно черных тела при данной температуре обладают одним и тем же распределением излучательной энергии по длинам волн

2 - поглощательная способность абсолютно черных тел а_λ,Т: 0< а_λ,Т≤1

3 - светимость всех абсолютно черных тел одинаково меняется с температурой

4 - длина волны , на которую приходится максимум излучательной способности абсолютно черного тела увеличивается с увеличением температуры

5 - излучательная способность абсолютно черного тела возрастает с увеличением температуры

1) 1,3,5 2) 1,2,5 3) 1,2,3,5 4) 1,3,4,5

31.Считая никель чёрным телом, определите мощность, необходимую для поддержания температуры расплавленного никеля 1453⁰ С неизменной, если площадь его поверхности равна 0,5 см²

1) 25,2 Вт 2) 30 Вт 3) 15 Вт 4) 35 Вт

32.Определите температуру тела, при которой оно при температуре окружающей среды t = 27⁰ C излучало энергии в 8 раз больше, чем поглощало.

1) 553 К 2) 504 К 3) 500 К 4) 405 К

33.Металлическая поверхность площадью S= 15 см² , нагретая до температуры Т = 3 кК, излучает в одну минуту 100 кДж. Определите энергию, излучаемую этой поверхностью, считая её чёрной.

1) 250 кДж 2) 350 кДж 3) 413 кДж 4) 515 кДж

34.Металлическая поверхность площадью S = 15 см², нагретая до температуры Т = 3 кК, излучает в одну минуту 100 кДж. Определите отношение энергетических светимостей этой поверхности и чёрного тела при данной температуре.

1) 0,3 2) 0,2 3) 0,5 4) 0,4

35.Температура внутренней поверхности муфельной печи при открытом отверстии площадью 30 см² равна 1,3 кК. Принимая, что отверстие печи излучает как чёрное тело, определите, какая часть мощности рассеивается стенками, если потребляемая печью мощность составляет 1,5 кВт.

1) 1 2) 0,342 3) 0,676 4) 0,124

36.Серое тело – это…

1) тело, поглощающее всю энергию падающих на него электромагнитных волн независимо от длины волны (частоты).

2) тело, поглощательная способность которого одинакова для всех частот и зависит только от температуры, материала и состояния поверхности.

3) тело, поглощательная способность которого равна нулю, не излучающее, а полностью отражающее падающие на него электромагнитные волны.

37.Абсолютно черное тело – это…

1) тело, поглощающее всю энергию падающих на него электромагнитных волн независимо от длины волны (частоты).

2) тело, поглощательная способность которого одинакова для всех частот и зависит только от температуры, материала и состояния поверхности.

3) тело, поглощательная способность которого равна нулю, не излучающее, а полностью отражающее падающие на него электромагнитные волны.

37.Ниже даны характеристики теплового излучения. Какая из них называется плотностью энергетической светимости?

1) Энергия, излучаемая в единицу времени с единицы длины площадки поверхности тела во всем интервале волн от 0 до ∞, зависящая от температуры.

2) Энергия, излучаемая в единицу времени всей поверхностью тела в интервале длин волн от 0 до ∞, зависящая от температуры.

3) Энергия, излучаемая в единицу времени с единицы площади поверхности тела в единичном интервале длин волн, зависящая от длины волны(частоты) и температуры.

38.Формула закона Стефана-Больцмана имеет вид:

1) M_e=σT⁴

2) M^*_e,λ / α_λ = f(λ,T)

3) M^*_e,λ = 2πhν³ / c²(e^{hν / kT} - 1)

39.На рис приведены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны излучения при разных температурах T1 и T2 , причем T1>T2. Какой из рисунков правильно учитывает законы теплового излучения? (1-правильный)

1) 2) 3)

40.Наиболее вероятная длина волны ~ . Найти k.

Отв.: k=-1

41.Максимальная спектральная плотность энергии ~ . Найти k.

Отв.: k=5

42.Наиболее вероятная частота теплового излучения Найти k.

Отв.: k=1

43.Определить, как изменится энергетическая светимость, если термодинамическую температуру черного тела увеличить в 3 раза?

1) уменьшиться в 81 раз 2) увеличиться в 81 раз

3) уменьшится в 1.3 раза 4) увеличиться в 1.3 раза

5) не измениться

44.Два тела одинаковой формы и размеров, но обладающей разной лучепоглощательной способностью, нагреты до одинаковой температуры, а затем помещены в вакуум. В результате излучения эти тела остыли. Кривые (1) и (2) на рисунке показывают изменение температуры этих тел в процессе остывания. Какая из кривых характеризует остывание тела с большей лучепоглощающей способностью?

1 ) 1

2) 2

3) одинаковая лучепоглощающая способность

4) недостаточно данных для ответа.

45.Определить объемную плотность энергии излучения абсолютно черного тела ( ) в интервале частот от до , если по оси ординат отложена функция излучения.

1 ) = 2) = (перед интегралом 4/c)

3) =

4) = 5) =

46.Исследование спектра изучения Солнца показывает, что максимум спектральной плотности излучательной способности соответствует длине волны λ=500нм. Принимая Солнце за абсолютно черное тело, определить излучательность R Солнца.

(b=2.9 м*К).

1) 64 МВт/м² 2) 36 МВт/м 3) 64 КВт/м 4) 36 КВт/м

5) нет правильного ответа