2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)3氫原子光譜課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE4氫原子光譜時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～5為單選，6～9為多選)1．關(guān)于光譜的產(chǎn)生，下列說法正確的是(A)A．正常發(fā)光的霓虹燈屬于淡薄氣體發(fā)光，產(chǎn)生的是線狀譜B．正常發(fā)光的霓虹燈屬于淡薄氣體發(fā)光，產(chǎn)生的是連續(xù)譜C．炙熱的鐵塊發(fā)出的光是原子光譜D．高壓氣體發(fā)出的光是線狀譜解析：淡薄氣體發(fā)出的光是線狀譜，炙熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光是連續(xù)譜．2．關(guān)于光譜分析，下列說法中不正確的是(A)A．進(jìn)行光譜分析，既可以利用連續(xù)譜，也可以利用線狀譜B．進(jìn)行光譜分析，必需利用線狀譜或汲取光譜C．利用光譜分析可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分D．利用光譜分析可以深化了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析：進(jìn)行光譜分析，必需利用線狀譜或汲取光譜，它們能夠反映原子的特征，A錯(cuò)誤，B正確；利用光譜分析可以確定物質(zhì)中含有哪些元素，C正確；光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，利用光譜分析可以確定電子的運(yùn)動(dòng)狀況，即原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，D正確．3．利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，關(guān)于光譜分析下列說法正確的是(B)A．利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分B．利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分C．高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D．同一種物質(zhì)的線狀譜與汲取光譜上的暗線由于光譜的不同，它們沒有關(guān)系解析：由于高溫物體的光譜包括了各種頻率的光，與其組成成分無關(guān)，故A錯(cuò)誤；某種物質(zhì)發(fā)光的線狀譜中的明線是與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān)，通過這些亮線與原子的特征譜線比照，即可確定物質(zhì)組成成分，B正確；高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光被汲取而形成暗線，這些暗線與所經(jīng)物質(zhì)有關(guān)，C錯(cuò)誤；若某種物質(zhì)能發(fā)出某種頻率的光，當(dāng)光通過這種物質(zhì)時(shí)它也會(huì)汲取這種頻率的光，因此線狀譜中的亮線與汲取光譜中的暗線相對(duì)應(yīng)，D錯(cuò)誤．4．關(guān)于線狀譜，下列說法中正確的是(C)A．每種原子處在不同溫度下發(fā)光的線狀譜不同B．每種原子處在不同的物質(zhì)中的線狀譜不同C．每種原子在任何條件下發(fā)光的線狀譜都相同D．兩種不同的原子發(fā)光的線狀譜可能相同解析：每種原子都有自己的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，其特征譜線由自己的內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定，不會(huì)因溫度、物質(zhì)不同而變更，C正確．5．關(guān)于光譜和光譜分析，下列說法正確的是(B)A．太陽光譜和白熾燈光譜是線狀譜B．霓虹燈和煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜是線狀譜C．進(jìn)行光譜分析時(shí)，可以利用線狀譜，也可用連續(xù)譜D．視察月亮光譜，可以確定月亮的化學(xué)組成解析：太陽光譜是汲取光譜，月亮是反射的太陽光，它的光譜是太陽光譜，煤氣燈火焰中鈉蒸氣屬淡薄氣體發(fā)光，是線狀譜，若從四周視察煤氣燈火焰中的鈉蒸氣則是汲取光譜，進(jìn)行光譜分析可以用線狀譜而不能用連續(xù)譜．故正確答案為B.6．下圖甲所示的是a、b、c、d四種元素的線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是(BD)A．a(chǎn)元素 B．b元素C．c元素 D．d元素解析：將甲中的線狀譜與乙中的譜線相比照，沒有的譜線即是該礦物質(zhì)中缺乏的．7．關(guān)于光譜，下列說法正確的是(ACD)A．炙熱的液體放射連續(xù)光譜B．放射光譜肯定是連續(xù)光炙熱的液體放射連續(xù)光譜C．線狀譜和暗線譜都可以對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行分析D．霓虹燈發(fā)光形成的光譜是線狀譜解析：炙熱的液體的光譜為連續(xù)光譜，所以選項(xiàng)A正確．放射光譜可以是連續(xù)譜也可以是線狀譜，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤．線狀譜和暗線譜都對(duì)應(yīng)某種元素的光譜，都可以對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行分析，所以選項(xiàng)C正確．霓虹燈發(fā)光形成的光譜是線狀譜，所以選項(xiàng)D正確．8．下列說法正確的是(CD)A．全部氫原子光譜的波長(zhǎng)都可由巴耳末公式求出B．據(jù)巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氫原子光譜的譜線可以有多數(shù)條C．巴耳末系是氫原子光譜中的可見光部分D．氫原子光譜是線狀譜的一個(gè)例證解析：氫原子的譜系有好幾個(gè)，巴耳末系僅是可見光區(qū)中的一個(gè)，僅四條譜線，故A、B錯(cuò)誤，C正確；氫原子光譜是線狀光譜，故D正確．9．對(duì)于光譜，下面的說法中正確的是(BD)A．大量原子發(fā)出的光譜是連續(xù)譜，少量原子發(fā)出的光譜是線狀譜B．線狀譜是由不連續(xù)的若干波長(zhǎng)的光所組成C．太陽光譜是連續(xù)譜D．太陽光譜是汲取光譜解析：原子光譜體現(xiàn)原子的特征，是線狀譜，同一種原子無論多少，其發(fā)光特征都相同，即形成的線狀譜都一樣，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)是線狀譜的特征，故B正確；太陽四周元素汲取了相應(yīng)頻率的光，故太陽光譜是汲取光譜，故D正確，C錯(cuò)誤．二、非選擇題10．處在激發(fā)態(tài)的氫原子向能量較低的狀態(tài)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)出一系列不同頻率的光，稱為氫光譜．氫光譜線的波長(zhǎng)λ可以用下面的巴耳末——里德伯公式表示：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,k2)－\f(1,n2)))，n、k分別表示氫原子躍遷后所處狀態(tài)的量子數(shù)，k＝1,2,3…對(duì)每一個(gè)k，有n＝k＋1，k＋2，k＋3，…R稱為里德伯常量，是一個(gè)已知量．對(duì)于k＝1的一系列譜線其波特長(zhǎng)在紫外光區(qū)，稱為賴曼系；k＝2的一系列譜線其波特長(zhǎng)在可見光區(qū)，稱為巴耳末系．用氫原子發(fā)出的光照耀某種金屬進(jìn)行光電效應(yīng)試驗(yàn)，當(dāng)用巴耳末系波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光照耀時(shí)，遏止電壓的大小為U1，當(dāng)用賴曼系波長(zhǎng)最短的光照耀時(shí)，遏止電壓的大小為U2，已知電子的電荷量的大小為e，真空中的光速為c，試求：普朗克常量和該種金屬的逸出功．答案：h＝eq\f(2eU1－U2,Rc)W0＝eq\f(eU1－3U2,2)解析：設(shè)金屬的逸出功為W0，光電效應(yīng)所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為Ekm，由動(dòng)能定理知：Ekm＝eU，對(duì)于賴曼系，當(dāng)n＝2時(shí)對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，設(shè)為λ1，由題中所給公式有：eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,12)－\f(1,22)))＝eq\f(3,4)R.波長(zhǎng)λ1對(duì)應(yīng)的光的頻率ν1＝eq\f(c,λ1)＝eq\f(3,4)Rc.對(duì)于巴耳末系，當(dāng)n＝∞時(shí)對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)最短，設(shè)為λ2，由題中所給公式有：eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－0))＝eq\f(1,4)R.波長(zhǎng)λ2的光對(duì)應(yīng)的頻率ν2＝eq\f(c,λ2)＝eq\f(1,4)Rc.依據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，知：Ekm1＝hν1－W0，Ekm2＝hν2－W0，又Ekm1＝eU1，Ekm2＝eU2，可解得：h＝eq\f(2eU1－U2,Rc)，W0＝eq\f(eU1－3U2,2).11．氫原子光譜除了巴耳末系外，還有賴曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，n＝4,5,6，…，R＝1.10×107m－1.若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域，試求：(1)n＝6時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為多大？(2)帕邢系形成的譜線在真空中的波速為多少？n＝6時(shí)，傳播頻率為多大？答案：(1)1.09×10－6m(2)3×108m解析：(1)由帕邢系公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，當(dāng)n＝6時(shí)，得λ＝1.09×10－6(2)帕邢系形成的譜線在紅外線區(qū)域，而紅外線屬于電磁波，在真空中以光速傳播，故波速為光速c＝3×108由v＝eq\f(λ,T)＝λf得f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,1.09×10－6)Hz＝2.75×1014Hz.12．氫原子光譜在巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的譜線的波長(zhǎng)為λ1，其次為λ2.(R＝1.10×107m－1，h＝6.63×10(1)λ1/λ2的比值等于多少？(2)其中最長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子能量是多少？答案：(1)eq\f(27,20)(2)3.06×10－19J解析：(1)由巴耳末公式可得：eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))，eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,42)))，所以eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(\f(1,4)－\f(1,16),\f(1,4)－\f(1,9))＝eq\f(27,20).(2)當(dāng)