2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)3氫原子光譜課后作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE4氫原子光譜時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～8題為單選，9～10題為多選)1．太陽(yáng)的光譜中有很多暗線，它們對(duì)應(yīng)著某些元素的特征譜線．產(chǎn)生這些暗線是由于(C)A．太陽(yáng)表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素B．太陽(yáng)內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素C．太陽(yáng)表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素D．太陽(yáng)內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素解析：太陽(yáng)光譜中的暗線是由于太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)出的強(qiáng)光經(jīng)過溫度較低的太陽(yáng)大氣層時(shí)產(chǎn)生的，表明太陽(yáng)大氣層中含有與這些特征譜線相應(yīng)的元素．2．下列關(guān)于光譜的說(shuō)法正確的是(C)A．月光是連續(xù)光譜B．日光燈產(chǎn)生的光譜是連續(xù)光譜C．酒精燈中燃燒的鈉蒸氣所產(chǎn)生的光譜是線狀譜D．白光通過溫度較低的鈉蒸氣，所產(chǎn)生的光譜是線狀譜解析：月光是反射的太陽(yáng)光，是汲取光譜，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；日光燈是低壓蒸氣發(fā)光，所以產(chǎn)生的是線狀譜，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；酒精燈中燃燒的鈉蒸氣屬于低壓氣體發(fā)光，產(chǎn)生線狀譜，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．3．關(guān)于原子的特征譜線，下列說(shuō)法不正確的是(D)A．不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線B．不同原子的發(fā)光頻率不一樣，光譜中的亮線稱為原子的特征譜線C．可以用特征譜線進(jìn)行光譜分析來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分D．原子的特征譜線是原子具有核式結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)解析：不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線，選項(xiàng)A正確；由原子的特征譜線可知，選項(xiàng)B正確；每種原子都有自己的特征譜線，可以用特征譜線進(jìn)行光譜分析來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，故選項(xiàng)C正確；α粒子散射試驗(yàn)是原子具有核式結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．4．對(duì)于原子光譜，下列說(shuō)法不正確的是(B)A．原子光譜是不連續(xù)的B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C．各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D．分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素解析：原子光譜為線狀譜；各種原子都有自己的特征譜線；依據(jù)各種原子的特征譜線進(jìn)行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成，由此知A、C、D說(shuō)法正確，故選B.5．對(duì)于巴耳末公式，下列說(shuō)法正確的是(C)A．全部氫原子光譜的波長(zhǎng)都與巴耳末公式相對(duì)應(yīng)B．巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光的可見光部分的光的波長(zhǎng)C．巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光中的一組譜線的波長(zhǎng)，其中既有可見光，又有紫外光D．巴耳末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長(zhǎng)解析：巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中的一組譜線的波長(zhǎng)，不能描述氫原子發(fā)出的各種波長(zhǎng)，也不能描述其他原子的發(fā)光，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；巴耳末公式是由當(dāng)時(shí)已知的可見光中的部分譜線總結(jié)出來(lái)的，但它適用于整個(gè)巴耳末線系，該線系包括可見光和紫外光，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確．6．下列關(guān)于光譜和光譜分析的說(shuō)法正確的是(D)A．日光燈產(chǎn)生的光譜是連續(xù)光譜B．太陽(yáng)光譜中的暗線說(shuō)明太陽(yáng)上缺少與這些暗線相對(duì)應(yīng)的元素C．我們能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分D．連續(xù)光譜是不能用來(lái)做光譜分析的解析：A選項(xiàng)中日光燈產(chǎn)生的光譜是線狀譜；B選項(xiàng)中太陽(yáng)光譜中的暗線說(shuō)明太陽(yáng)大氣層中含有與這些暗線相對(duì)應(yīng)的元素；C選項(xiàng)中因?yàn)樵虑虿荒茏约喊l(fā)光，所以不能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分；D選項(xiàng)正確，因?yàn)橹挥芯€狀譜和汲取光譜才能做光譜分析．7．以下說(shuō)法正確的是(B)A．進(jìn)行光譜分析可以用連續(xù)光譜，也可以用汲取光譜B．光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是特別靈敏而且快速C．分析某種物質(zhì)的化學(xué)組成可以使這種物質(zhì)發(fā)出的白光通過另一種物質(zhì)的低溫蒸汽，從而取得其汲取光譜進(jìn)行分析D．?dāng)z下月球的光譜可以分析出月球上有哪些元素解析：進(jìn)行光譜分析不能用連續(xù)光譜，只能用線狀光譜或汲取光譜；光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是靈敏而快速；分析某種物質(zhì)的組成，可用白光照耀其低壓蒸汽產(chǎn)生的汲取光譜；月球不能發(fā)光，它只能反射太陽(yáng)光，故其光譜是太陽(yáng)光譜，不是月球的光譜，不能用來(lái)分析月球上的元素．故B正確．8．1885年瑞士的中學(xué)老師巴耳末發(fā)覺，氫原子光譜中可見光部分的四條譜線的波長(zhǎng)可歸納成一個(gè)簡(jiǎn)潔的閱歷公式：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n為大于2的整數(shù)，R為里德伯常量.1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾受到巴耳末公式的啟發(fā)，同時(shí)還吸取了普朗克的量子假說(shuō)、愛因斯坦的光子假說(shuō)和盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)原子模型，提出了自己的原子理論．依據(jù)玻爾理論，推導(dǎo)出了氫原子光譜譜線的波長(zhǎng)公式：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,m2)－\f(1,n2)))，m與n都是正整數(shù)，且n>m.當(dāng)m取定一個(gè)數(shù)值時(shí)，不同數(shù)值的n得出的譜線屬于同一個(gè)線系．如：m＝1，n＝2,3,4，…組成的線系叫萊曼系；m＝2，n＝3,4,5，…組成的線系叫巴耳末系；m＝3，n＝4,5,6，…組成的線系叫帕邢系；m＝4，n＝5,6,7，…組成的線系叫布喇開系；m＝5，n＝6,7,8，…組成的線系叫逢德系．以上線系只有一個(gè)在紫外光區(qū)，這個(gè)線系是(A)A．萊曼系B．帕邢系C．布喇開系 D．逢德系解析：在真空中，電磁波的波長(zhǎng)和頻率互成反比例關(guān)系，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的頻率最小．紫外光區(qū)的頻率較大，依據(jù)氫原子光譜譜線的波長(zhǎng)公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,m2)－\f(1,n2)))得這個(gè)線系是萊曼系．故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤．9．關(guān)于太陽(yáng)光譜，下列說(shuō)法正確的是(AB)A．太陽(yáng)光譜是連續(xù)譜中出現(xiàn)幾條暗線B．太陽(yáng)光譜中的暗線，是太陽(yáng)光經(jīng)過太陽(yáng)大氣層時(shí)某些特定頻率的光被汲取后而產(chǎn)生的C．依據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線，可以分析太陽(yáng)的物質(zhì)組成D．依據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線，可以分析地球大氣層中含有哪些元素解析：太陽(yáng)是高溫物體，它發(fā)出的白光包括一切波長(zhǎng)的光，但在通過溫度較低的太陽(yáng)大氣層時(shí)，某些特定頻率的光會(huì)被太陽(yáng)大氣層中的某些元素的原子汲取，從而使我們視察到的太陽(yáng)光譜中有暗線存在，因此，選項(xiàng)A、B正確．分析太陽(yáng)光譜可知太陽(yáng)大氣層的物質(zhì)組成，而某種物質(zhì)要觀測(cè)到它的特征譜線，要求它的溫度不能太低，也不能太高．溫度太高會(huì)干脆發(fā)光，由于地球大氣層的溫度很低，太陽(yáng)光通過地球大氣層時(shí)不會(huì)被地球大氣層中的物質(zhì)原子汲取，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．10．關(guān)于巴耳末公式，下列說(shuō)法正確的是(CD)A．巴耳末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性C．巴耳末依據(jù)氫光譜的分析總結(jié)出巴耳末公式D．巴耳末公式精確反映了氫原子發(fā)光的實(shí)際，其波長(zhǎng)的分立值并不是人為規(guī)定的解析：巴耳末是利用當(dāng)時(shí)已知的、在可見光區(qū)的14條譜線做了分析總結(jié)出的巴耳末公式，并不是依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出來(lái)的，巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的分立性，也就是氫原子實(shí)際只有若干特定頻率的光，由此可知，C、D正確．二、非選擇題11．氫原子光譜的巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的譜線的波長(zhǎng)為λ1，其次為λ2，求：(1)eq\f(λ1,λ2)的值等于多少？(2)其中最長(zhǎng)波長(zhǎng)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)當(dāng)n＝3時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，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.光子能量為ε1＝hν＝heq\f(c,λ1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,6.5×10－7)J＝3.06×10－19J.12．描述氫原子光譜線的簡(jiǎn)潔而又美麗的公式稱為廣義巴耳末公式，即eq\f(1,λ)＝Re