2024-2025学年高中物理第十八章原子结构3氢原子光谱课时作业含解析新人教版选修3-5

PAGE4-氢原子光谱(25分钟50分)一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)1.关于原子光谱，下列说法错误的是 ()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【解析】选B。原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误、C正确；依据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确。2.对于巴耳末公式，下列说法正确的是 ()A.全部氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B.巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一组谱线的波长，其中既有可见光，又有紫外光D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长【解析】选C。巴耳末公式只确定了氢原子发光中一组谱线的波长，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，故A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它既适用于可见光也适用于紫外光，故B错误，C正确。3.如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()A.a元素B.b元素C.c元素D.d元素【解析】选B。由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行比照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确。与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素。4.原子光谱是线状光谱，是由不连续的谱线组成的，这表明()A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态，即电子的能量是量子化的C.原子放射的光是单色光D.白光可以由多种单色光组成【解析】选B。原子光谱是线状光谱，也就是由具有特定频率的光形成的谱线，故C项错误。原子光谱之所以产生这种特定的谱线，是由于电子的能量是量子化的，电子跃迁的始态和终态的能量差也是量子化的，B正确。原子光谱并不能表明原子中哪些电子跃迁，也不能说明白光由单色光组成，A、D错误。二、计算题(12分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)5.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分别为n1、n2。(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，故氢原子光谱中波长最长的2条谱线所对应的基数分别为n1=3，n2=4。当n1=3时，=1.10×107×(-)m-1解得λ1=6.5×10-7m当n2=4时，=1.10×107×(-)m-1解得λ2=4.8×10-7m(2)n=3时，对应着氢原子巴耳末系中波长最长的光，因此ε=hν=h=J=3.06×10-19J。答案：(1)6.5×10-7m4.8×10(2)3.06×10-19J【实力挑战区】6.(8分)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，则为多少？【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得：==。答案：7.(10分)处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时发出一系列不同频率的光，称为氢原子光谱。氢原子光谱谱线对应的波长λ可以用广义的巴耳末公式表示：=R(-)，n、m分别表示氢原子跃迁前、后所处状态的量子数，m=1，2，3，…，对每一个m，有n=m+1，m+2，m+3，…，R称为里德伯常量，是一个已知量。对于m=1的一系列谱线，其波特长在紫外光区，称为赖曼系；m=2的一系列谱线，其波特长在可见光区，称为巴耳末系。用氢原子发出的光照耀某种金属进行光电效应试验，当用赖曼系波长最长的光照耀时，遏止电压的大小为U1；当用巴耳末系波长最短的光照耀时，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】设该金属的逸出功为W0，光电效应所产生的光电子最大初动能为Ek，由动能定理知：Ek=eU，对于赖曼系，当n=2时，对应的光波长最长，设为λ1，由题中所给公式有：=R(-)=R波长为λ1的光对应的频率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：=R(-0