课后作业4一氢原子光谱和玻尔的原子模型(2019人教版选择性必修第三册)

课后作业(四)氢原子光谱和玻尔的原子模型1．关于原子光谱，下列说法中不正确的是()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．由于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，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错，C对；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，B说法错误．答案B2．关于光谱，下列说法正确的是()A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质以确定物质的化学组成解析不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；线状谱和吸收光谱可以进行光谱分析，D错误．答案C3．下列说法不正确的是()A．巴耳末系光谱线的条数只有4条B．巴耳末系光谱线有无数条C．巴耳末系中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末系在可见光范围内只有4条解析巴耳末系的光谱线有无数条，但在可见光区域只有4条光谱线，故B、C、D正确，A错误．答案A4．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eq\f(E1,E2)为()A.eq\f(20,27)B.eq\f(27,20)C.eq\f(2,3)D.eq\f(3,2)解析由eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))得：当n＝3时，波长最长，eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))，当n＝4时，波长次之，eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,42)))，解得eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(27,20)，由E＝heq\f(c,λ)得eq\f(E1,E2)＝eq\f(λ2,λ1)＝eq\f(20,27).答案A5．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是()A．虽然氢原子核外只有一个电子，但氢原子也能产生多种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关解析氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，不是亮度不连续的谱线，A、B对，C错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错．答案AB6．下列关于特征谱线的几种说法，正确的是()A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线C．线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线D．同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱的暗线是相对应的解析线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明同一元素吸收光谱中的暗线都跟它的线状谱中的亮线相对应，所以A、D是正确的．答案AD7．关于太阳光谱，下列说法正确的是()A．太阳光谱是吸收光谱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吸收后而产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根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吸收，我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，选项A、B正确；分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观测到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，也不能太高，否则会直接发光，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吸收，故选项C、D错误．答案AB8．如图甲所示，是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺乏的是()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对照．答案BD9．在氢原子能级图中，横线间的距离越大，代表氢原子能级差越大，下列能级图中，能形象表示氢原子最低的四个能级的是()解析由氢原子能级图可知，量子数n越大，能级越密，所以C对．答案C10．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少解析氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确．答案B11．一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中()A．可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线B．可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线C．只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线D．只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线解析当原子由高能级向低能级跃迁时，原子将发出光子，由于不只是两个特定能级之间的跃迁，所以它可以发出一系列频率的光子，形成光谱中的若干条亮线．答案B12．汞原子的能级图如图所示，现让一束光子能量为8.8eV的单色光照射到大量处于基态(能级数n＝1)的汞原子上，能发出6种不同频率的色光．下列说法中正确的是()A．最长波长光子的能量为1.1eVB．最长波长光子的能量为2.8eVC．最大频率光子的能量为2.8eVD．最大频率光子的能量为4.9eV解析由题意知，吸收光子后汞原子处于n＝4的能级，向低能级跃迁时，最大频率的光子能量为(－1.6＋10.4)eV＝8.8eV，最大波长(即最小频率)的光子能量为(－1.6＋2.7)eV＝1.1eV，故A正确．答案A13．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子，且频率依次增大，则E等于()A．h(ν3－ν1) B．h(ν3＋ν1)C．hν3 D．hν4解析μ氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明μ氢原子是从n＝4能级向低能级跃迁，则吸收的光子的能量为ΔE＝E4－E2，E4－E2恰好对应着频率为ν3的光子，故光子的能量为hν3.答案C14．氢原子处于量子数n＝3的状态时，要使它的核外电子成为自由电子，吸收的光子能量可能是()A．13.6eV B．3.5eVC．15.1eV D．0.54eV解析只要被吸收的光子能量大于或等于n＝3激发态所需的电离能1.51eV即可，多余能量作为电离后自由电子的动能．答案ABC15．试计算氢原子光谱中巴耳末系的最长波和最短波的波长各是多少？(保留三位有效数字)解析根据巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3,4,5，…可得λ＝eq\f(1,R\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2))))，当n＝3时，波长最长，其值为λ1＝eq\f(1,R\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32))))＝eq\f(1,\f(5,36)R)＝eq\f(1,\f(5,36)×1.10×107)m≈6.55×10－7m，当n＝∞时，波长最短，其值为λ2＝eq\f(1,R\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－0)))＝eq\f(4,R)＝eq\f(4,1.10×107)m≈3.64×10－7m.答案6.55×10－17m3.64×10－7m16．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、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)当n＝7时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？n＝7时，传播频率为多大？解析(1)由帕邢系的公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，当