4.3光谱与氢原子光谱 课时练（Word版含答案）

4.3光谱与氢原子光谱 课时练（解析版）
一、选择题
1．对原子和原子核的认识，下列说法正确的是（　　）
A．大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子
B．核衰变时放出的射线都是由带电粒子所组成的
C．某种原子的发射光谱是线状谱，说明该原子只能发出几种特定频率的光
D．组成原子核的核子越多，原子核越稳定
2．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
3．通过光栅分析太阳光谱，我们发现其中有很多暗线，对于这些暗线，我们可以得到的结论是（　　）
A．太阳中与暗线相对应的元素少
B．太阳大气中含有暗线对应的元素
C．地球大气中的某些元素吸收了暗线中对应的光谱
D．观测仪器精度不足造成的
4．下列说法正确的是
A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
B．各种原子的线状谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应
C．气体发出的光只能产生线状谱
D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱
5．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．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱
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
6．下列能揭示原子具有核式结构的实验是
A．光电效应实验 B．查德威克发现中子
C．粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现
7．物理学史的学习是物理学习中很重要的一部分，下列关于物理学史叙述中不正确的是 ( )
A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子
B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型
C．爱因斯坦发现了光电效应，并提出了光量子理论成功解释了光电效应
D．巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式
8．对原子光谱，下列说法错误的是（ ）
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．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
9．巴耳末对当时已知的、在可见光区的氢原子光谱的四条谱线进行了分析，发现这些谱线的波长满足公式，式中.原子光谱可见光区，最长波长与最短波长之比为
A． B． C． D．
10．关于巴耳末公式，下列说法正确的是（ ）
A．巴耳末依据原子的核式结构理论总结出巴耳未公式
B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳未公式
D．巴耳末公式准确反映了氢原子光谱在可见光区的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的
11．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是（ ）
A．发射光谱包括连续谐和线状谱
B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱
C．只有线状谱可用作光谱分析
D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素
12．关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是（　　）
A．利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径
B．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
C．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验
D．处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大
二、解答题
13．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的n，它们的波长各是多少 氢原子光谱有什么特点
14．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。
(1)氢原子处于基态时，电子在库仑力作用下绕原子核做匀速圆周运动，其轨道半径为已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，试求：
a.电子绕核运动的环绕速度；
b.电子绕核运动形成的等效电流值I。
(2)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，形成氢原子光谱，其谱线波长可以用巴耳末一里德伯公式来表示。分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数。，……，对于每一个值，有，…。。。。，称为里德伯常量，是一个已知量。对于的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。
用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最短的光照射时，逸出光电子的最大初动能为；当用巴耳末系波长最长的光照射时，逸出光电子的最大初动能为。真空中的光速为c。试求：
a.赖曼系波长最短的光对应的频率；
b.该种金属的逸出功W（用、表示）。
参考答案
1．C
【详解】
A．大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生种不同频率的光子，A项错误；
B．核衰变时放出的射线中有射线，射线是电磁波，不带电，B项错误；
C．某种原子的发射光谱是线状谱，说明该原子只能发出几种特定频率的光，C项正确；
D．原子比结合能越大，原子核越稳定，核子越多的原子核不一定稳定，D项错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．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；
B．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；
C．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；
D．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。
3．B
【详解】
太阳光谱是太阳内部发出的光在经过太阳大气的时候，被太阳大气层中的某些元素吸收而产生的，是一种吸收光谱，所以太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着太阳大气层中的某些元素的特征谱线，故B正确，ACD错误．
故选B。
4．A
【详解】
AB.吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，都是特征谱线，但通常吸收光谱中的暗线要比线状光谱中的明线少，故A正确，B错误；
C.气体发光，若为高压气体则产生连续谱，若为稀薄气体则产生线状谱，故C错误；
D.甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，故D错误。
5．C
【详解】
AB．不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故AB错误；
C．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，故C正确；
D．只有应用线状谱可以进行光谱分析，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A. 光电效应证明光具有粒子性，故A项与题意不相符；
B. 查德威克发现中子揭示了原子核有复杂结构，故B项与题意不相符；
C. 粒子散射实验中少数粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说，故C项与题意相符；
D. 氢原子光谱的发现是玻尔模型提出依据，故D项与题意不相符。
7．C
【详解】
A．1897年汤姆孙根据放电管中的阴极射线在电磁场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电，并测出其荷质比，这在一定意义上是历史上第一次发现电子，故A正确；
B．卢瑟福的 粒子散射实验结果：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，并有极少数粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，这就是α粒子的散射现象。通过分析并提出了原子的核式结构模型，故B正确；
C．光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，故C错误，符合题意；
D．巴耳末，瑞士数学家、物理学家。主要贡献是建立了氢原子光谱波长的经验公式——巴耳末公式，故D正确。
故选C。
8．B
【详解】
A.原子光谱为线状谱，A正确；
BC.各种原子都有自己的特征谱线，故B错、C对；
D.据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．
9．D
【详解】
能够引起人的视觉的可见光波长范围约为，根据巴耳末公式计算可知，巴耳未系的四条谱线在可见光区，n的取值分别为3，4，5，6，n越小，越大，
故时波长最长，
；
时波长最短，
，
故：
，
A. 。故A错误；
B. 。故B错误；
C. 。故C错误；
D. 。故D正确。
10．CD
【详解】
AC.巴耳末是利用当时已知的、在氢原子可见光区的4条谱线分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据原子的核式结构理论总结出来的，故A错误，C正确；
B.巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，故B错误；
D. 巴耳末公式反映的是氢原子光谱在可见光区实际发出的若干特定频率（或特定波长）的光，故D正确。
11．AD
【详解】
A.光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A正确；
B.太阳光谱中有暗线，是吸收光谱，B错误；
C.线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C错误；
D.光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能帮助人们发现新元素，D正确．
12．AD
【解析】
【详解】
A．利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径，故A项正确；
B．原子核发生衰变时要遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律，故B项错误；
C．原子的核式结构模型不能解释氢原子光谱的实验，玻尔理论很好地解释了氢原子光谱的实验，故C项错误；
D．处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子轨道半径减小，据
可得，核外电子动能增大，故D项正确。
故选AD。
13．6.5×10－7 m 4.8×10－7 m 不连续的线状谱
【详解】
根据巴耳末公式＝R(－)，得
当n＝3,4时氢原子发光所对应的波长最长
当n＝3时
＝1.10×107×(－)
解得
λ1＝6.5×10－7m
当n＝4时有
＝1.10×107×(－)
解得
λ2＝4.8×10－7 m.
除巴耳末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都是满足与巴耳末公式类似的关系式，即＝R(－)．其中a分别为1,3,4，…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．
14．（1） ，；（2），
【详解】
（1）根据
电子绕核运动的环绕速度
根据
得
电子绕核运动形成的等效电流值I
（2）根据
赖曼系波长最短的光是氢原子由跃迁时发出的，则
赖曼系波长最短的光对应的频率
巴耳末系最大波长是跃迁时发出的
根据光电效应方程
由以上解得