2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)6光譜氫原子光譜含解析教科版選修3-5

PAGE4-課時(shí)分層作業(yè)(六)光譜氫原子光譜(時(shí)間：40分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．(多選)白光通過棱鏡后在屏上會(huì)形成按紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫排列的連續(xù)譜線，下列說法正確的是()A．棱鏡使光譜加了顏色B．白光是由各種顏色的光組成的C．棱鏡對(duì)各種顏色光的偏折不同D．發(fā)光物質(zhì)發(fā)出了在可見光區(qū)的各種頻率的光BCD[白光通過棱鏡使各種顏色的光落在屏上的不同位置，說明棱鏡對(duì)各種顏色的光偏折不同，形成的連續(xù)光譜按波長(zhǎng)(或頻率)排列，即白光是包括各種頻率的光，光的顏色是由頻率確定，并非棱鏡增加了顏色，B、C、D正確，A錯(cuò)誤．]2．有關(guān)原子光譜，下列說法錯(cuò)誤的是()A．原子光譜反映了原子結(jié)構(gòu)特征B．氫原子光譜跟氧原子光譜是不同的C．鑒別物質(zhì)的成分可以采納光譜分析D．每種原子處于不同的物質(zhì)中的線狀譜不同D[原子光譜的特征間接地反映了原子的結(jié)構(gòu)特征，不同元素的原子結(jié)構(gòu)是不同的，故產(chǎn)生的光譜也不同，故A、B正確，D錯(cuò)誤；因?yàn)楦鞣N原子有自己的特征譜線，我們可以利用光譜分析來鑒別物質(zhì)的化學(xué)組成，C正確．故本題應(yīng)為D.]3．(多選)關(guān)于線狀譜，下列說法中正確的是()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)中的線狀譜相同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BC[每種原子都有自己的結(jié)構(gòu)，只能發(fā)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定的自己的特征譜線，不會(huì)因溫度、物質(zhì)不同而變更，B、C正確．]4．太陽光譜中有很多暗線，它們對(duì)應(yīng)著某些元素的特征譜線，產(chǎn)生這些暗線是由于()A．太陽表面大氣中缺少相應(yīng)的元素B．太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素C．太陽表面大氣層中存在著相應(yīng)元素D．地球表面大氣層中存在著相應(yīng)元素C[太陽是高溫物體，它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時(shí)，某些特定頻率的光會(huì)被太陽大氣層中的某些元素的原子汲取，從而使我們視察到的太陽光譜是汲取光譜，分析太陽的汲取光譜，可知太陽大氣層的物質(zhì)組成，因此，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤．]5．氫原子光譜中，巴爾末系最小波長(zhǎng)與最大波長(zhǎng)之比為()A.eq\f(5,9)B.eq\f(4,9)C.eq\f(7,9)D.eq\f(2,9)A[由巴爾末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3,4,5，…當(dāng)n→∞時(shí)，有最小波長(zhǎng)λ1，eq\f(1,λ1)＝Req\f(1,22)，當(dāng)n＝3時(shí)，有最大波長(zhǎng)λ2，eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))，得eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(5,9).]6．下列關(guān)于巴爾末公式eq\f(1,λ)＝RHeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))的理解，正確的是()A．此公式是巴爾末在探討氫原子光譜特征時(shí)發(fā)覺的B．公式中n可取隨意值，故氫原子光譜是連續(xù)譜C．公式中n只能取大于3的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜D．公式不但適用于氫原子光譜的分析，也適用于其他原子的光譜A[此公式是巴爾末在探討氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線中得到的，只適用于氫原子光譜的分析，A對(duì)，D錯(cuò)；公式中n只能取大于等于3的整數(shù)，λ不能連續(xù)取值．故氫原子光譜是線狀譜，B、C錯(cuò)．]二、非選擇題(14分)7．已知?dú)湓庸庾V中巴爾末線系第一條譜線Hα的波長(zhǎng)為eq\o(6565A,\s\up6(0))，試推算里德伯常量的值．[解析]巴爾末系中第一條譜線為n＝3時(shí)，即eq\f(1,λ1)＝RH(eq\f(1,22)－eq\f(1,32))RH＝eq\f(36,5λ1)＝eq\f(36,5×6565×10－10)m－1＝1.097×107m－1.[答案]1.097×107m－1[實(shí)力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．(多選)關(guān)于物質(zhì)的汲取光譜和線狀譜之間的關(guān)系，下列說法正確的是()A．汲取光譜和線狀譜的產(chǎn)生方法不同，它們的譜線互不相關(guān)B．同種物質(zhì)汲取光譜中的暗線跟它線狀譜中的明線相對(duì)應(yīng)C．線狀譜與汲取光譜都是原子光譜，它們的特征譜線相對(duì)應(yīng)D．線狀譜與汲取光譜都可以用于光譜分析，以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的化學(xué)組成BD[線狀譜與汲取光譜都是原子的特征譜線，但是線狀譜是原子光譜，汲取光譜不是原子光譜，C錯(cuò)誤；線狀譜和汲取光譜都可以進(jìn)行光譜分析，D正確；同種物質(zhì)汲取光譜中的暗線與它線狀譜中的明線相對(duì)應(yīng)，B正確，A錯(cuò)誤．]2．下列對(duì)于巴爾末公式的說法正確的是()A．全部氫原子光譜的波長(zhǎng)都與巴爾末公式相對(duì)應(yīng)B．巴爾末公式只確定了氫原子發(fā)光中可見光部分的光的波長(zhǎng)C．巴爾末公式確定了氫原子發(fā)光中一個(gè)線系的波長(zhǎng)，其中既有可見光，又有紫外光D．巴爾末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長(zhǎng)C[巴爾末公式只確定了氫原子發(fā)光中一個(gè)線系的波長(zhǎng)，不能描述氫原子發(fā)出的各種光的波長(zhǎng)，也不能描述其他原子的發(fā)光，A、D錯(cuò)誤；巴爾末公式是由當(dāng)時(shí)已知的可見光中的部分譜線總結(jié)出來的，但它適用于整個(gè)巴爾末線系，該線系包括可見光和紫外光，B錯(cuò)誤，C正確．]3．下列說法不正確的是()A．巴爾末系光譜線的條數(shù)只有4條B．巴爾末系光譜線有多數(shù)條C．巴爾末系中既有可見光，又有紫外光D．巴爾末系在可見光范圍內(nèi)只有4條A[巴爾末系中的光譜線有多數(shù)條，但在可見光的區(qū)域中只有4條光譜線，其余都在紫外光區(qū)域．故B、C、D正確，A錯(cuò)誤．]4．如圖甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以確定該礦物中缺少的元素為()A．a(chǎn)元素 B．b元素C．c元素 D．d元素B[把礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進(jìn)行比照，b元素的譜線在該線狀譜中不存在，故選項(xiàng)B正確，與幾個(gè)元素的特征譜線不對(duì)應(yīng)的線說明該礦物中還有其他元素．]二、非選擇題(本大題共2小題，共26分)5．(12分)在可見光范圍內(nèi)氫原子發(fā)光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)的2條譜線所對(duì)應(yīng)的n值為多少？它們的波長(zhǎng)各是多少？氫原子光譜有什么特點(diǎn)？[解析]因是可見光范圍內(nèi)的，故可干脆用公式eq\f(1,λ)＝RHeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))進(jìn)行求解．由公式可知，n越小，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)越長(zhǎng)．所以n＝3和n＝4是氫原子光譜在可見米范圍內(nèi)波長(zhǎng)最長(zhǎng)的兩條譜線所對(duì)應(yīng)的值當(dāng)n＝3時(shí)，eq\f(1,λ1)＝1.10×107×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))，解得λ1≈6.5×10－7m.當(dāng)n＝4時(shí)，eq\f(1,λ2)＝1.10×107×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,42)))，解得λ2≈4.8×10－7m.除巴爾末系外，在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿意與巴爾末公式類似的關(guān)系式，即eq\f(1,λ)＝RHeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,k2)－\f(1,n2)))，其中k分別為1,2,3,4，…，對(duì)應(yīng)不同的線系．由此可知，氫原子光譜是由一系列線系組成的不連續(xù)的線狀譜．[答案]n1＝3n2＝4λ1＝6.5×10－7mλ2＝4.8×10－7m氫原子光譜是由一系列線系組成的不連續(xù)的線狀譜6．(14分)氫原子光譜除了巴爾末系外，還有賴曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為eq\f(1,λ)＝RH(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，n＝4,5，6，…，RH＝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)；(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？[解析](1)帕邢系公式eq\f(1,λ)＝RH(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，當(dāng)n＝6時(shí)，得λ＝1.09×10－6m.(2