2020-2021学年高中物理-第四章-原子结构和波粒二象性-4-氢原子光谱和玻尔的原子模型课时练习

2020-2021学年高中物理第四章原子结构和波粒二象性4氢原子光谱和玻尔的原子模型课时练习新人教版选择性必修32020-2021学年高中物理第四章原子结构和波粒二象性4氢原子光谱和玻尔的原子模型课时练习新人教版选择性必修3PAGE6-2020-2021学年高中物理第四章原子结构和波粒二象性4氢原子光谱和玻尔的原子模型课时练习新人教版选择性必修32020-2021学年高中物理第四章原子结构和波粒二象性4氢原子光谱和玻尔的原子模型课时练习新人教版选择性必修3年级：姓名：氢原子光谱和玻尔的原子模型(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.关于光谱和光谱分析,下列说法正确的是 ()A.太阳光谱是连续谱,分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成B.霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱,都是线状谱C.强白光通过酒精灯火焰上的钠盐,形成的是吸收光谱D.进行光谱分析时,可以利用发射光谱,也可以用吸收光谱【解析】选C。太阳光谱是吸收光谱,这是由于太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的,所以A错误;霓虹灯呈稀薄气体状态,因此光谱是线状谱,而炼钢炉中炽热铁水产生的光谱是连续光谱,所以B错误;强白光通过酒精灯火焰上的钠盐时,某些频率的光被吸收,形成吸收光谱,所以C正确;发射光谱可以分为连续光谱和线状谱,而光谱分析中只能用线状谱和吸收光谱,因为它们都具备特征谱线,所以D错误。故选C。2.月亮的光通过分光镜所得到的光谱是 ()A.连续谱 B.吸收光谱C.线状光谱 D.原子光谱【解析】选B。因月亮光反射的是太阳光,而太阳光谱是吸收光谱,所以月亮的光通过分光镜所得到的光谱是吸收光谱。故B正确。3.根据玻尔理论,关于氢原子的能量,下列说法中正确的是 ()A.是一系列不连续的任意值B.是一系列不连续的特定值C.可以取任意值D.可以在某一范围内取任意值【解析】选B。根据玻尔理论,氢原子的能量是一系列不连续的特定值,B选项正确。4.氢原子发光时,能级间存在不同的跃迁方式,图中①②③三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,下列A、B、C、D光谱图中,与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是图中的(图中下方的数值和短线是波长的标尺) ()【解析】选A。由玻尔的氢原子光谱原理可知由第四能级向基态跃迁释放的光子的能量最大,第三能级到基态的能量次之,第二能级到基态的能量最小;由光子的能量公式ε=hν=h可知能量越大波长越短,因此①②③的波长依次减小,A符合题意。5.处于基态的氢原子被一束单色光照射后,共发出三种频率分别为ν1、ν2、ν3的光子,且ν1>ν2>ν3,则入射光子的能量应为 ()A.hν1B.hν2C.hν3D.h(ν1+ν2+ν3【解析】选A。处于基态的氢原子被一束单色光照射后,共发出三种频率分别为ν1、ν2、ν3的光子,说明电子由基态跃迁到了n=3的定态,由n=3的定态跃迁到基态,可以发出三种频率的光子,由ν1>ν2>ν3可知,频率为ν1的光子是由n=3的定态直接跃迁到基态的,其能量与入射光子的能量相等,频率为ν2的光子是由n=2的定态跃迁到基态的,频率为ν3的光子是由n=3的定态跃迁到n=2的定态的,所以入射光子的能量为hν1或者h(ν2+ν3),故A正确,B、C、D错误。故选A。6.(多选)如图为氢原子能级示意图的一部分,则氢原子 ()A.从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长B.从高能级向低能级跃迁时,氢原子一定向外放出能量C.处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是一样的D.处于n=5能级的一群氢原子跃迁时,最多可以发出6种不同频率的光子【解析】选A、B。从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子能量小,则辐射的光子频率小,所以辐射的电磁波的波长长,故A正确;从高能级向低能级跃迁过程中,氢原子要向外放出能量,故B正确;处于不同能级时,核外电子以不同的电子云呈现,核外电子在各处出现的概率不同,故C错误;根据==10,可知一群处于n=5激发态的氢原子,向低能级跃迁时,可以放出10种不同频率的光子,故D错误。故选A、B。二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)氢原子光谱除了巴耳末系外,还有赖曼系、帕邢系等,其中赖曼系的表达式为=R(-),求赖曼系中波长最长的波对应的频率。【解析】对于赖曼系,当n=2时对应光的波长最长=R(-)=R波长λ1的光对应的频率为ν1==Rc=×1.10×107×3×108Hz=2.475×1015Hz。答案:2.475×1015Hz8.(12分)已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线Hα的波长为6.565×10-7m(1)试推算里德伯常量的值;(2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量。(3)试计算巴耳末系中波长最短的光对应的波长。【解析】(1)巴耳末系中第一条谱线为n=3,即=R(-)解得:R==m-1=1.10×107m-1;(2)巴耳末系中第四条谱线对应n=6,则:=R(-)解得:λ4=m≈4.09×10-7m对应光子的能量:E=hν4==J≈4.86×10-19J;(3)在巴耳末系中,当n→∞时,对应的波长最短,即=R(-0),解得:λmin=3.64×10-7m答案:(1)1.10×107(2)4.09×10-7m4.86×10-19(3)3.64×10-7(15分钟·40分)9.(7分)(多选)下列关于特征谱线的几种说法,正确的有 ()A.线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B.线状谱中的明线是特征谱线,吸收光谱中的暗线不是特征谱线C.线状谱中的明线不是特征谱线,吸收光谱中的暗线是特征谱线D.同一元素的吸收光谱中的暗线与线状谱中的明线是相对应的【解析】选A、D。线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线,故A正确,B、C错误;各种元素在吸收光谱中的每一条暗线都跟这种元素在线状谱中的一条明线相对应,故D正确。10.(7分)(多选)氢原子核外电子从A能级跃迁到B能级时,辐射波长是λ1的光子,从A能级跃迁到C能级时,辐射波长是λ2的光子,若λ1>λ2,则电子从B能级跃迁到C能级时,氢原子 ()A.吸收光子B.辐射光子C.这个光子的波长是λ1-λ2D.这个光子的波长是【解析】选B、D。因为λ1>λ2,则频率ν1<ν2。即A到B辐射光子的能量小于A到C辐射光子的能量,所以B能级能量比C能级能量大,原子从B能级跃迁到C能级时辐射光子,B、C间的能级差ΔE=EB-EC=(EA-EC)-(EA-EB)=h-h=h,解得λ3=,故选B、D。11.(7分)氢原子从激发态跃迁到基态时,核外电子()A.动能增加,电势能减少,动能的增加量小于电势能的减少量B.动能增加,电势能减少,动能的增加量等于电势能的减少量C.动能减少,电势能增加,动能的减少量大于电势能的增加量D.动能减少,电势能增加,动能的减少量等于电势能的增加量【解析】选A。氢原子从激发态跃迁到基态时,释放能量,总能量变小,电子的轨道半径变小,根据k=m,可知电子的速度增大,动能增大,而总能量减小,所以电势能减小量大于动能的增加量。故A正确。12.(19分)如图是研究光电效应的实验电路和氢原子的能级示意图。现用等离子态的氢气(即电离态,n→∞)向低能级跃迁时所发出的光照射光电管的阴极K,测得电压表的示数是20V。已知光电管阴极材料的逸出功是3.6eV,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,结果均保留两位有效数字。求:(e=1.6×10-19C108(1)氢气发光的最短波长;(2)该光电管阴极材料发生光电效应的极限波长;(3)光电子到达阳极A的最大动能。【解析】(1)从n→∞跃迁至基态,释放光子的能量为hνmax=0-(-13.6eV)=13.6eV根据c=λν可知最短波长为λmin===m=9.1×10-8m(2)极