新人教版高中物理选修3-5同步练习：氢原子光谱.pdf

课时 3 氢原子光谱 对应学生用书 P43 一、选择题 1关于光谱的产生，下列说法正确的是()A正常发光的霓虹灯属于稀薄气体发光，产生的是线状谱 B正常发光的霓虹灯属于稀薄气体发光，产生的是连续谱 C炽热的铁块发出的光是原子光谱 D高压气体发出的光是线状谱 答案 A 解析 稀薄气体发光是线状谱，A 正确、B 错误；炽热的固体、液体和高压 气体的发射光谱是连续谱，C、D 错误。2对原子光谱，下列说法不正确的是()A原子光谱是不连续的 B由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同 的 C各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同 D分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素 答案 B 解析 原子光谱为线状谱，各种原子都有自己的特征谱线；据各种原子的特 征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，由此知 A、C、D 说法正确。故选 B。3关于特征谱线的说法正确的是()明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线 明线光谱中的明 线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线 明线光谱中的明线不是特征 谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线 同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱 的暗线是相对应的 A只有 B只有 C只有 D只有 1 1 1 R 5(多选)关于巴耳末公式R22n2的理解，正确的是()n22n2 答案 C 解析 明线光谱和吸收光谱都是原子的特征谱线，且明线与暗线是一一对应 关系。故都可用来进行光谱分析，只有 C 正确。4(多选)关于巴耳末公式，下列说法正确的是()A所有氢原子光谱都遵循这一规律 Bn 只能取整数不能取分数 C巴耳末公式能解释氢原子的光谱是线状谱 D以上说法都错误 答案 BC 解析 由巴耳末公式 可以看出，只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值。所以通过巴耳末公式求出的是线状光谱。故选 B、C。1 1 1 A此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的 B公式中 n 可取任意值，故氢原子光谱是连续谱 C公式中 n 只能取大于或等于 3 的整数值，故氢原子光谱是线状谱 D公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱 答案 AC 解析 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的 4 条谱线时得到的，只适用于氢原子光谱的分析，且 n 只能取大于等于 3 的整数，因此 不能取连续 值，故氢原子光谱是线状谱，选 A、C。6(多选)卢瑟福的原子核式结构学说初步建立了原子结构的正确图景，解 决的问题有()A解释 粒子散射现象 B用 粒子散射数据估算原子核的大小 C结合经典电磁理论解释原子的稳定性 D结合经典电磁理论解释氢光谱 答案 AB 解析 通过 粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，据此可估 算原子核的大小。而经典电磁理论并不能解释原子的稳定性和氢原子光谱，A、B 正确，C、D 错误。7(多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法正确 的是()A经典电磁理论很容易解释原子的稳定性 B根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后 被吸附到原子核上 C根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的 D原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论 答案 BC 解析 根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最 后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的。故 A 错误，B、C 正确；原子的核式结构并没有彻底否定经典电磁理论，D 错误。8(多选)下列说法中正确的是()A所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出 B据巴耳末公式可知，只要 n 取不同的值，氢原子光谱的谱线可以有无数 条 C巴耳末系包含氢原子光谱中的可见光部分 D氢原子光谱是线状谱的一个例证 答案 BCD 解析 氢原子的谱系有多个，巴耳末系仅是其中的一个，由巴耳末公式能够 求出巴耳末系的波长，不能求出氢原子的其他谱系的波长，A 错误，C 正确。巴 耳末公式中 n 取大于等于 3 的整数，故光谱线有无数条，B 正确。氢原子光谱是 线状光谱的一个例证，D 正确。发现这些谱线的波长满足公式：R22n2，式中 n3,4,5，。在氢原子光 n n 36；n6 时波长最小，36，故 max8，5R 8R min 5 9巴耳末对当时已知的、在可见光区的氢原子光谱的四条谱线做了分析，1 1 1 谱可见光区，最长波长与最短波长之比为()9 4 9 8 A.5 B.3 C.8 D.5 答案 D 解析 巴耳末系的前四条谱线在可见光区，的取值分别为 3,4,5,6。越小，越大，故 n3 时波长最大，max min D 正确。10(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是()A太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱 D我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 答案 BC 解析 太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生的 吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽 灯发出的是连续光谱，A 错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看 到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D 错误；光谱分析只能用于 明线光谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来进行光谱分析的，C 正确；霓虹灯是 稀薄气体发出的光，产生的光谱是线状谱，B 正确。二、非选择题 11利用白炽灯、蜡烛、霓虹灯所产生的光谱中，能产生连续谱的有 _，能产生明线光谱的有_。答案 解析 白炽灯是炽热物体，产生的是连续谱，蜡烛是化学反应燃烧发光，产 式为R32n2，n4、5、6，R1.10107 m1。若已知帕邢系的氢原子 1R 1 1 32n2 速传播，故波速为光速 c3108 m/s，由 c ，得 (1)可见光区波长R22n2，1.101072232 m1，生的也是连续谱；霓虹灯是稀薄气体发光，产生的是明线光谱；所以题中和 属于连续谱，属于明线光谱。12氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公 1 1 1 光谱在红外线区域，试求：(1)n6 时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？n6 时，频率为多少？答案(1)1.09106 m (2)3108 m/s2.751014 Hz 解析(1)由帕邢系公式 ，当 n6 时，得 1.09106 m。(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光 T c 3108 1.09106 Hz2.751014 Hz。13在巴耳末系光谱线中，对在可见光范围内氢原子发光的波长最长的 2 条谱线，求：(已知普朗克常量 h6.631034 Js，R1.10107 m1)(1)它们的波长各是多少？(2)其中波长最长的光对应的光子能量是多少？(3)氢原子光谱有什么特点？答案(1)6.55107 m4.85107 m (2)3.061019 J (3)由一系列线系组成的不连续的线状谱。解析 1 1 1 当 n 3,4 时，氢 原 子 发 光 所 对 应 的 波 长 最 长。当 n 3 时，1 1 1 1 解得 6.55107 m。当 n4 时，1 1.10107 2 2 m1，2 解得 4.85107 m。c 6.6310343108 Ehh 式类似的关系式，即1R 1 1，其中 m 分别为 1,3,4，对应不同的线系，由 Rk2n2，n、k 分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数，k1,2,3，对每 1 1 1 2 4 2 (2)n3 时，对应着氢原子巴耳末系中波长最长的光，波长即为 1，因此 1 6.55107 J3.061019 J。(3)除巴耳末系外，在红外线和紫外线区域的其他谱线也都满足与巴耳末公 m2 n2 此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱。14处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的 1 光，称为氢光谱。氢光谱线的波长 可以用下面的巴耳末里德伯公式表示：1 1 一个 k，有 nk1，k2，k3，R 称为里德伯常量，是一个已知量。对于 k 1 的一系列谱线其波长处在紫外区，称为莱曼系；k2 的一系列谱线其部分波 长处在可见光区，称为巴耳末系。用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应 实验，当用莱曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为 U1，当用巴耳末系 波长最短的光照射时，遏止电压的大小为 U2，已知电子电荷量的大小为 e，真空 中的光速为 c，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功。答案 2eU1U2 eU13U2 Rc 2 解析 设该种金属的逸出功为 W，光电效应所产生的光电子最大初动能为 Ekm。由动能定理知：E eU km c 对于莱曼系，当 n2 时对应的光波长最长，设为 ，1 1 3由题中所给公式有：R 2 2 R 1 c 3波长 对应的光的频率 Rc。1 1 1R 220 R c 1波长 的光对应的频率 Rc。2 km1eU，E km2eU，2eU1U2 eU13U2 0 1 1 1 2 4 1 1 4 对于巴耳末系，当 n时对应的光波长最短，设为 ，由题中所给公式有：2 1 2 4 2 2 4 根据爱因斯坦的光电效应方程 E hW 知：km 0 Ekm1h1W0，Ekm2h2W0 又 E 1 2 可解得：h，W 。Rc 2