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

PAGEPAGE4氢原子光谱时间：45分钟一、选择题(1～8题为单选，9～10题为多选)1．太阳的光谱中有很多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于(C)A．太阳表面大气层中缺少相应的元素B．太阳内部缺少相应的元素C．太阳表面大气层中存在着相应的元素D．太阳内部存在着相应的元素解析：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元素．2．下列关于光谱的说法正确的是(C)A．月光是连续光谱B．日光灯产生的光谱是连续光谱C．酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱是线状谱D．白光通过温度较低的钠蒸气，所产生的光谱是线状谱解析：月光是反射的太阳光，是汲取光谱，故选项A错误；日光灯是低压蒸气发光，所以产生的是线状谱，故选项B错误；酒精灯中燃烧的钠蒸气属于低压气体发光，产生线状谱，故选项C正确，D错误．3．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是(D)A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B．不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线C．可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据解析：不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，选项A正确；由原子的特征谱线可知，选项B正确；每种原子都有自己的特征谱线，可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分，故选项C正确；α粒子散射试验是原子具有核式结构的有力证据，故选项D错误．4．对于原子光谱，下列说法不正确的是(B)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：原子光谱为线状谱；各种原子都有自己的特征谱线；依据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，由此知A、C、D说法正确，故选B.5．对于巴耳末公式，下列说法正确的是(C)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中的一组谱线的波长，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：巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一组谱线的波长，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，故选项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，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，故选项B错误，C正确．6．下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是(D)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，因为只有线状谱和汲取光谱才能做光谱分析．7．以下说法正确的是(B)A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用汲取光谱B．光谱分析的优点是特别灵敏而且快速C．分析某种物质的化学组成可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸汽，从而取得其汲取光谱进行分析D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素解析：进行光谱分析不能用连续光谱，只能用线状光谱或汲取光谱；光谱分析的优点是灵敏而快速；分析某种物质的组成，可用白光照耀其低压蒸汽产生的汲取光谱；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素．故B正确．8．1885年瑞士的中学老师巴耳末发觉，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简洁的阅历公式：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n为大于2的整数，R为里德伯常量.1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的核式结构原子模型，提出了自己的原子理论．依据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,m2)－\f(1,n2)))，m与n都是正整数，且n>m.当m取定一个数值时，不同数值的n得出的谱线属于同一个线系．如：m＝1，n＝2,3,4，…组成的线系叫莱曼系；m＝2，n＝3,4,5，…组成的线系叫巴耳末系；m＝3，n＝4,5,6，…组成的线系叫帕邢系；m＝4，n＝5,6,7，…组成的线系叫布喇开系；m＝5，n＝6,7,8，…组成的线系叫逢德系．以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是(A)A．莱曼系B．帕邢系C．布喇开系 D．逢德系解析：在真空中，电磁波的波长和频率互成反比例关系，波长最长的频率最小．紫外光区的频率较大，依据氢原子光谱谱线的波长公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,m2)－\f(1,n2)))得这个线系是莱曼系．故选项A正确，B、C、D错误．9．关于太阳光谱，下列说法正确的是(AB)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汲取后而产生的C．依据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．依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汲取，从而使我们视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．温度太高会干脆发光，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汲取，故选项C、D错误．10．关于巴耳末公式，下列说法正确的是(CD)A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式精确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值并不是人为规定的解析：巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的14条谱线做了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，由此可知，C、D正确．二、非选择题11．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1，其次为λ2，求：(1)eq\f(λ1,λ2)的值等于多少？(2)其中最长波长的光子能量是多少？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)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,32))，eq\f(1,λ2)＝R(eq\f(1,22)－eq\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)当n＝3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有：eq\f(1,λ1)＝1.10×107×(eq\f(1,22)－eq\f(1,32))m－1，解得λ1≈6.5×10－7m.光子能量为ε1＝hν＝heq\f(c,λ1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,6.5×10－7)J＝3.06×10－19J.12．描述氢原子光谱线的简洁而又美丽的公式称为广义巴耳末公式，即eq\f(1,λ)＝Re