2024年高中物理第十八章原子结构第3节氢原子光谱随堂演练巩固提升新人教版选修3-5

PAGEPAGE1第3节氢原子光谱[随堂检测]1．(多选)关于光谱，下列说法正确的是()A．炙热的液体放射连续谱B．放射光谱肯定是连续谱C．线状谱和汲取光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：选ACD．炙热的液体放射的光谱为连续谱，选项A正确；放射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，选项B错误；线状谱和汲取光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，选项C正确；霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，选项D正确．2．(2024·南通高二检测)白炽灯发光产生的光谱是()A．连续光谱 B．明线光谱C．原子光谱 D．汲取光谱解析：选A．白炽灯发光属于炙热的固体发光，所以发出的是连续光谱．3．(2024·常州高二检测)氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()A．eq\f(5,9) B．eq\f(4,9)C．eq\f(7,9) D．eq\f(2,9)解析：选A．由巴耳末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3，4，5，…当n＝∞时，最小波长eq\f(1,λ1)＝Req\f(1,22)①当n＝3时，最大波长eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))②由①②得eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(5,9).4．已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线Hα的波长为656.5nm(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中的光速c＝3×108m·s－1)，求：(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．解析：(1)巴耳末系中第一条谱线为n＝3时，即eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))R＝eq\f(36,5λ1)≈1.097×107m－1.(2)巴耳末系中第四条谱线对应n＝6，则eq\f(1,λ4)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,62)))λ4＝eq\f(36,8×1.097×107)m≈4.102×10－7m＝410.2nmε＝hν＝heq\f(c,λ4)≈4.85×10－19J.答案：(1)1.097×107m－1(2)4.102×10－7m(或410.2nm)4.85×10－19J[课时作业]一、单项选择题1．下列说法中正确的是()A．炙热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B．每种原子在任何条件下发光的线状谱都不相同C．气体发出的光只能产生明线光谱D．甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的汲取光谱解析：选A．据连续光谱的产生知A对；由于汲取光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常汲取光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以B不对；每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构确定的自己的特征谱线，不会因温度等条件而变更，所以C不对；甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的汲取光谱，所以D不对．2．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．淡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和确定物质的化学组成解析：选C．不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B错误；淡薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；利用线状谱和汲取光谱都可以进行光谱分析，D错误．3．(2024·南京高二检测)关于物质的汲取光谱和明线光谱之间的关系，下列说法中正确的是()A．汲取光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关B．汲取光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合C．明线光谱与汲取光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应D．明线光谱与汲取光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学组成解析：选D．汲取光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质汲取光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，A、B错误；明线光谱与汲取光谱都是原子的特征谱线，但是明线光谱是原子光谱，汲取光谱不是原子光谱，C错误；明线光谱和汲取光谱都可以进行光谱分析，D正确．4．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．巴耳末确定了氢原子发光的一个线系的波长，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个线系的波长，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，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，故B错误，C正确．5.(2024·湛江高二检测)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．把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，故选项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．二、多项选择题6．下列说法中正确的是()A．进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用汲取光谱B．光谱分析的优点是特别灵敏而快速C．使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得汲取光谱，就可以对前者的化学组成进行分析D．摄下月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的解析：选AB．由于每种元素都有自己的特征谱线，因此，可以依据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．所以光谱分析可以用线状谱或者汲取光谱．月球的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的．7．要得到钠元素的特征谱线，下列做法中正确的是()A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成淡薄钠蒸气C．使炙热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炙热固体发出的白光通过高温钠蒸气解析：选BC．炙热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；淡薄气体发光产生线状谱，B正确；剧烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被汲取产生钠的汲取光谱，C正确，D错误．8．(2024·哈尔滨高二检测)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是()A．经典电磁理论很简单说明原子的稳定性B．依据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最终被吸附到原子核上C．依据经典电磁理论，原子光谱应当是连续的D．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论解析：选BC．依据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最终被吸附到原子核上，经典物理学无法说明原子的稳定性，并且原子光谱应当是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是要引入新的观念．故正确答案为B、C．9．(2024·杭州高二检测)对原子光谱，下列说法正确的是()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：选ACD．原子光谱为线状谱；各种原子都有自己的特征谱线；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．10．关于太阳光谱，下列说法正确的是()A．太阳光谱是汲取光谱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：选AB．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汲取，从而使我们视察到的太阳光谱是汲取光谱，因此，选项A、B正确．分析太阳的汲取光谱，可知太阳大气层的物质组成，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．三、非选择题11．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)为多少？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：eq\f(20,27)12．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)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\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；(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？解析：(1)由帕邢系公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1