2020学年高中物理 第18章 原子结构 3 氢原子光谱课时作业 新人教版选修3-5

2020学年高中物理 第18章 原子结构 3 氢原子光谱课时作业 新人教版选修3-5

‎3　氢原子光谱 ‎ 一、A组(20分钟)‎ ‎1.下列物质中产生线状谱的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.炽热的钢水 B.发光的日光灯管 C.点燃的蜡烛 D.极光 解析:炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱,发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱,极光是宇宙射线激发的气体发光,能产生线状谱。选项B、D正确。‎ 答案:BD ‎2.下列说法中正确的是(　　)‎ A.炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱 B.各种原子的线状谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应 C.气体发出的光只能产生线状谱 D.甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱 解析:据连续谱的产生知选项A正确;由于吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应,所以选项B正确;气体发光,若为高压气体则产生吸收光谱,若为稀薄气体则产生线状谱,所以选项C错误;甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱,所以选项D错误。‎ 答案:AB ‎3.关于光谱,下列说法正确的是(　　)‎ A.一切光源发出的光谱都是连续谱 B.一切光源发出的光谱都是线状谱 C.稀薄气体发出的光谱是线状谱 D.作光谱分析时,利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成 解析:不同光源发出的光谱有连续谱,也有线状谱,故A、B错误;稀薄气体发出的光谱是线状谱,C正确;只有应用线状谱才可以进行光谱分析,D错误。‎ 答案:C ‎4.要得到钠元素的特征谱线,下列做法正确的是(　　)‎ A.使固体钠在空气中燃烧 B.将固体钠高温加热成稀薄钠蒸汽 C.使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸汽 D.使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸汽 解析:炽热固体发出的是连续谱,燃烧固体钠不能得到特征谱线,A错误;稀薄气体发光产生线状谱,B正确;强烈的白光通过低温钠蒸汽时,某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱,C正确,D错误。‎ 答案:BC ‎5.导学号97280077氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的波长为λ1,波长次之为λ2,则为(　　)‎ A. B. C. D.‎ 解析:由=R得:当n=3时,波长最长,=R,当n=4时,波长次之,=R,解得。‎ 答案:B ‎6.关于光谱和光谱分析的下列说法正确的是(　　)‎ A.日光灯产生的光谱是连续光谱 B.太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相对应的元素 C.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 D.连续光谱是不能用来做光谱分析的 解析:A选项中日光灯产生的光谱是线状谱;B选项中太阳光谱中的暗线说明太阳大气层中含有与这些暗线相对应的元素;C选项中因为月球不能自己发光,所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分;D选项正确,因为只有线状谱和吸收光谱才能做光谱分析。‎ 答案:D ‎7.关于太阳光谱,下列说法正确的是(　　)‎ A.太阳光谱是连续谱中出现几条暗线 B.太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的 C.根据太阳光谱中的暗线,可以分析太阳的物质组成 D.根据太阳光谱中的暗线,可以分析地球大气层中含有哪些元素 解析:太阳是高温物体,它发出的白光包括一切波长的光,但在通过温度较低的太阳大气层时,某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收,从而使我们观察到的太阳光谱中有暗线存在,因此,选项A、B正确。‎ 分析太阳光谱可知太阳大气层的物质组成,而某种物质要观测到它的特征谱线,要求它的温度不能太低,也不能太高。温度太高会直接发光,由于地球大气层的温度很低,太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收,故选项C、D错误。‎ 答案:AB ‎8.根据巴耳末公式=R讨论,随着n的增大,氢原子所发出的光的波长如何变化?光子的能量如何变化?‎ 解析:随着n的增大,由巴耳末公式可得波长越小,再由波长与频率的关系,频率与光子能量的关系,可得随着n的增大,光子的能量越大。‎ 答案:见解析 ‎9.导学号97280078请根据巴耳末公式=R,计算当n=3、4、5、6时的氢原子光谱线的波长,并与教材上介绍的实验结果对比。(R=1.096 77×‎107 m-1)‎ 解析:当n=3时,=R,‎ 解得λ1≈6.564 7×10‎-7 m=656.47 nm。‎ 当n=4时,=R,‎ 解得λ2≈4.862 7×10‎-7 m=486.27 nm。‎ 当n=5时,=R,‎ 解得λ3≈4.341 7×10‎-7 m=434.17 nm。‎ 当n=6时,=R,‎ 解得λ4≈4.102 9×10‎-7 m=410.29 nm。‎ 通过与教材上的实验结果比较可以发现:由公式计算所得的结果在实验误差范围内同测得的数值是一致的。‎ 答案:见解析 二、B组(20分钟)‎ ‎1.关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系,下列说法中正确的是(　　)‎ A.吸收光谱和明线光谱的产生方法不同,它们的谱线互不相关 B.吸收光谱和明线光谱的产生方法相同,它们的谱线重合 C.明线光谱与吸收光谱都是原子光谱,它们的特征谱线相对应 D.明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析,以鉴别物质和确定化学组成 解析:吸收光谱和明线光谱的产生方法不同,同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应,A、B错误;明线光谱与吸收光谱都是原子的特征谱线,但是明线光谱是原子光谱,吸收光谱不是原子光谱,C错误;明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析,D正确。‎ 答案:D ‎2.氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1,其次为E2,则为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A. B. C. D.‎ 解析:由=R()得当n=3时,波长最长,=R(),当n=4时,波长次之,=R(),解得,由E=h。‎ 答案:A ‎3.图甲是a、b、c、d四种元素的线状谱,图乙是某矿物的线状谱,通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是(　　)‎ A.a元素 B.b元素 C.c元素 D.d元素 解析:将a、b、c、d四种元素的线状谱与乙图中对照,没有的谱线即是该矿物质中缺少的,可知矿物中缺少b、d元素,故选B、D。‎ 答案:BD ‎4.对于巴耳末公式=R的理解,正确的是(　　)‎ 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只能取不小于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 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,则λ不能取连续值,故氢原子光谱是线状谱。‎ 答案:AC ‎5.可见光的波长范围为400~700 nm,根据巴耳末公式=R,当n取何值时氢原子所发出的光用肉眼能直接观察到?(R=1.10×‎107 m-1)‎ 解析:把波长等于400 nm代入巴耳末公式可得n=6.7,把波长等于700 nm代入巴耳末公式可得n=2.9,而n只能取整数,所以n=3,4,5,6时氢原子发出的光用肉眼能直接观察到。‎ 答案:3、4、5、6‎ ‎6.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光,称为氢光谱。氢光谱线的波长λ可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示:=R,n、k分别表示氢原子跃迁后所处状态的量子数,k=1,2,3,…,对每一个k,有n=k+1,k+2,k+3,…,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光区,称为莱曼系;k=2的一系列谱线其波长处在可见光区,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。‎ 解析:设金属的逸出功为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Ekm=eU 对于莱曼系,当n=2时对应的光波长最长,设为λ1,‎ 由题中所给公式有=RR 波长λ1对应的光的频率ν1=Rc 对于巴耳末系,当n→∞时对应的光波长最短,设为λ2,由题中所给公式有=RR 波长为λ2的光对应的频率ν2=Rc 根据爱因斯坦的光电效应方程Ekm=hν-W知:‎ Ekm1=hν1-W,Ekm2=hν2-W 又Ekm1=eU1,Ekm2=eU2‎ 可解得h=,W=。‎ 答案: ‎