高中物理鲁科版5第二章原子结构第4节氢原子光谱与能级结构 2023版学业分层测评7

学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于原子光谱，下列说法中正确的是()A．每种原子处在不同温度下发光的光谱不同B．每种原子处在不同的物质中的光谱不同C．每种原子在任何条件下发光的光谱都相同D．两种不同的原子发光的光谱可能相同【解析】每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，C正确．【答案】C2．(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是()【导学号：64772097】A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关【解析】原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于原子的能级是分立的，所以氢原子的发射光谱是线状谱，原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢原子只能发出特定频率的光，综上所述，选项D、A错，B、C对．【答案】BC3．对于巴尔末公式下列说法正确的是()【导学号：64772098】A．所有氢原子光谱的波长都与巴尔末公式相对应B．巴尔末公式只确定了氢原子光谱的可见光部分的光的波长C．巴尔末公式确定了氢原子光谱的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴尔末公式确定了各种原子光谱中的光的波长【解析】巴尔末公式只确定了氢原子光谱中一个线系波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴尔末公式是由当时巳知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴尔末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．【答案】C4．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是()A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系【解析】由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发射的线状谱中的明线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与通过的物质有关，C错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误．正确选项是B.【答案】B5．(多选)关于巴耳末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))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只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一个线系的波长，不能描述氢原子发出的其他线系的波长【解析】此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的巴耳末线系分析，且n只能取大于或等于3的整数，因此λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱，A、C、D正确．【答案】ACD6．(多选)以下论断中正确的是()A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D．经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象【解析】卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象；按照玻尔理论，原子核外的电子在各不连续的轨道上做匀速圆周运动时并不向外辐射电磁波，故A、B、D正确，C错误．【答案】ABD7．氢原子第n能级的能量为En＝eq\f(E1,n2)，其中E1是基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则eq\f(ν1,ν2)＝________.【解析】根据氢原子的能级公式，hν1＝E4－E2＝eq\f(E1,42)－eq\f(E1,22)＝－eq\f(3,16)E1hν2＝E2－E1＝eq\f(E1,22)－eq\f(E1,12)＝－eq\f(3,4)E1所以eq\f(ν1,ν2)＝eq\f(\f(3,16),\f(3,4))＝eq\f(1,4).【答案】eq\f(1,4)8．有一群处于n＝4能级上的氢原子，已知里德伯常量R＝×107m－1，则：(1)这群氢原子发光的光谱有几条？几条是可见光？(2)根据巴尔末公式计算出可见光中的最大波长是多少？【解析】(1)这群氢原子的能级图如图所示，由图可以判断出，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所能发出的光谱共有6条，其中有2条是可见光．(2)根据巴尔末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))得，当n＝3时，波长最大，代入数据得λ＝×10－7m.【答案】(1)62(2)×10－7m[能力提升]9.如图2­4­1甲所示是a，b，c，d四种元素的线状谱，图乙是某矿物质的线状谱，通过光潽分析可以了解该矿物质中缺乏的是()图2­4­1①a元素②b元素③c元素④d元素A．①② B．③④C．①③ D．②④【解析】对比图(甲)和图(乙)可知，图(乙)中没有b，d对应的特征谱线，所以在矿物质中缺乏b，d两种元素．【答案】D10．氢原子从第4能级跃迁到第2能级发出蓝光，那么当氢原子从第5能级跃迁到第2能级应发出()【导学号：64772099】A．X射线 B．红光C．黄光 D．紫光【解析】氢原子从第5能级跃迁到第2能级发出的光在可见光范围内，且比蓝光的频率更大．在为E5－E2＝hν2>E4－E2＝hν1.由此可知，只能是紫光，故D正确．【答案】D11．在可见光范围内，氢原子光谱中波长最长的2条谱线所对应的基数为n.【导学号：64772034】(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？【解析】(1)谱线对应的n越小，波长越长，故当n＝3时，氢原子发光所对应的波长最长．当n＝3时，eq\f(1,λ1)＝×107×(eq\f(1,22)－eq\f(1,32))m－1解得λ1＝×10－7m.当n＝4时，eq\f(1,λ2)＝×107×(eq\f(1,22)－eq\f(1,42))m－1解得λ2＝×10－7m.(2)n＝3时，对应着氢原子巴尔末系中波长最长的光，设其波长为λ，因此E＝hν＝heq\f(c,λ)＝eq\f×10－34×3×108,×10－7)J＝×10－19J.【答案】(1)×10－7m×10－7m(2)×10－19J12．氢原子光谱除了巴尔末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))(n＝4,5,6，…)，R＝×107m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，求：(1)n＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n＝6时，传播频率为多大？【解析】(1)由帕邢系公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，当n＝6时，得λ＝×