2024-2025学年高中物理课时作业6光谱氢原子光谱含解析教科版选修3-5

PAGEPAGE5课时作业6光谱氢原子光谱时间：45分钟一、选择题(1～5为单选，6～9为多选)1．关于光谱的产生，下列说法正确的是(A)A．正常发光的霓虹灯属于淡薄气体发光，产生的是线状谱B．正常发光的霓虹灯属于淡薄气体发光，产生的是连续谱C．炙热的铁块发出的光是原子光谱D．高压气体发出的光是线状谱解析：淡薄气体发出的光是线状谱，炙热的固体、液体和高压气体发出的光是连续谱．2．关于光谱分析，下列说法中不正确的是(A)A．进行光谱分析，既可以利用连续谱，也可以利用线状谱B．进行光谱分析，必需利用线状谱或汲取光谱C．利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分D．利用光谱分析可以深化了解原子的内部结构解析：进行光谱分析，必需利用线状谱或汲取光谱，它们能够反映原子的特征，A错误，B正确；利用光谱分析可以确定物质中含有哪些元素，C正确；光是由原子内部电子的运动产生的，利用光谱分析可以确定电子的运动状况，即原子的内部结构，D正确．3．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(B)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汲取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；某种物质发光的线状谱中的明线是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线比照，即可确定物质组成成分，B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被汲取而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，C错误；若某种物质能发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会汲取这种频率的光，因此线状谱中的亮线与汲取光谱中的暗线相对应，D错误．4．关于线状谱，下列说法中正确的是(C)A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同解析：每种原子都有自己的独特结构，其特征谱线由自己的内部结构确定，不会因温度、物质不同而变更，C正确．5．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是(B)A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可用连续谱D．视察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成解析：太阳光谱是汲取光谱，月亮是反射的太阳光，它的光谱是太阳光谱，煤气灯火焰中钠蒸气属淡薄气体发光，是线状谱，若从四周视察煤气灯火焰中的钠蒸气则是汲取光谱，进行光谱分析可以用线状谱而不能用连续谱．故正确答案为B.6．下图甲所示的是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是(BD)A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素解析：将甲中的线状谱与乙中的谱线相比照，没有的谱线即是该矿物质中缺乏的．7．关于光谱，下列说法正确的是(ACD)A．炙热的液体放射连续光谱B．放射光谱肯定是连续光炙热的液体放射连续光谱C．线状谱和暗线谱都可以对物质成分进行分析D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱解析：炙热的液体的光谱为连续光谱，所以选项A正确．放射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，所以选项B错误．线状谱和暗线谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，所以选项C正确．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，所以选项D正确．8．下列说法正确的是(CD)A．全部氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出B．据巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氢原子光谱的谱线可以有多数条C．巴耳末系是氢原子光谱中的可见光部分D．氢原子光谱是线状谱的一个例证解析：氢原子的谱系有好几个，巴耳末系仅是可见光区中的一个，仅四条谱线，故A、B错误，C正确；氢原子光谱是线状光谱，故D正确．9．对于光谱，下面的说法中正确的是(BD)A．大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光谱是线状谱B．线状谱是由不连续的若干波长的光所组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是汲取光谱解析：原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论多少，其发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错误；B项是线状谱的特征，故B正确；太阳四周元素汲取了相应频率的光，故太阳光谱是汲取光谱，故D正确，C错误．二、非选择题10．处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱．氢光谱线的波长λ可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,k2)－\f(1,n2)))，n、k分别表示氢原子跃迁后所处状态的量子数，k＝1,2,3…对每一个k，有n＝k＋1，k＋2，k＋3，…R称为里德伯常量，是一个已知量．对于k＝1的一系列谱线其波特长在紫外光区，称为赖曼系；k＝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，当用巴耳末系波长最长的光照耀时，遏止电压的大小为U1，当用赖曼系波长最短的光照耀时，遏止电压的大小为U2，已知电子的电荷量的大小为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．答案：h＝eq\f(2eU1－U2,Rc)W0＝eq\f(eU1－3U2,2)解析：设金属的逸出功为W0，光电效应所产生的光电子最大初动能为Ekm，由动能定理知：Ekm＝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：eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,12)－\f(1,22)))＝eq\f(3,4)R.波长λ1对应的光的频率ν1＝eq\f(c,λ1)＝eq\f(3,4)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：eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－0))＝eq\f(1,4)R.波长λ2的光对应的频率ν2＝eq\f(c,λ2)＝eq\f(1,4)Rc.依据爱因斯坦的光电效应方程Ekm＝hν－W0，知：Ekm1＝hν1－W0，Ekm2＝hν2－W0，又Ekm1＝eU1，Ekm2＝eU2，可解得：h＝eq\f(2eU1－U2,Rc)，W0＝eq\f(eU1－3U2,2).11．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，n＝4,5,6，…，R＝1.10×107m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n＝6时，对应的波长为多大？(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？答案：(1)1.09×10－6m(2)3×108m/s2.75×1014Hz解析：(1)由帕邢系公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，当n＝6时，得λ＝1.09×10－6m(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c＝3×108m/s，由v＝eq\f(λ,T)＝λf得f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,1.09×10－6)Hz＝2.75×1014Hz.12．氢原子光谱在巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1，其次为λ2.(R＝1.10×107m－1，h＝6.63×10－34J·s)求：(1)λ1/λ2的比值等于多少？(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)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))，eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\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