4.3光谱与氢原子光谱 同步作业（Word版含答案）

4.3光谱与氢原子光谱 同步作业（解析版）
一、选择题
1．关于光谱分析，下列说法中不正确的是（ ）
A．进行光谱分析时，既可以利用连续光谱，也可以利用线状光谱
B．进行光谱分析时，必须利用线状光谱或吸收光谱
C．利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分
D．利用光谱分析不可以深入了解原子的内部结构
2．下列实验或发现中能提示原子具有核式结构的是
A．粒子散射实验
B．光电效应实验
C．中子的发现
D．氢原子光谱的发现
3．关于下面几幅教材插图的说法中正确的是（　　）
A．图1是汤姆逊研究阴极射线的装置，他利用这个装置发现了质子
B．图2是a粒子散射实验的装置，汤姆逊提出的“原子的核式结构”解释了这个实验
C．图3是氢原子的光谱，玻尔提出的玻尔模型成功的解释了氢原子光谱
D．图4是工业上利用a射线来对钢板的厚度进行自动控制
4．巴耳末系谱线波长满足巴耳末公式＝R（－），n＝3，4，5，…在氢原子光谱可见光区（巴耳末系的前四条谱线在可见光区），最长波长与最短波长之比为（　　）
A． B． C． D．
5．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
6．在矿物勘探中，勘探人员经常会用光谱分析的方法来确定矿物的成分．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
7．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　）
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，也可以利用连续谱
D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成
8．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（　　）
A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线
B．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气，可得到钠元素的特征谱线
C．可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分
D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
9．下列说法错误的是（　　）
A．到达地球表面处的太阳光的光谱是吸收光谱
B．一个电子和一个质子具有同样的动量时，它们的德布罗意波波长也相同
C．根据海森伯的不确定性关系可知，不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量
D．光的双缝干涉现象中，可以用光程差与波长的关系确定屏上某点是亮纹还是暗纹，所以光波不是概率波
10．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
11．下列说法正确的是
A．黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．光电效应中，遏止电压与入射光的频率有关，与产生光电效应的金属材料无关
C．有些原子的发射光是连续谱，有些的发射光谱是线状谱
D．氘核由一个质子和一个中子组成，但氘核的质量小于单个的质子和中子的质量之和
12．下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是（　　）
A．光谱包括发射光谱、连续谱、线状谱、原子光谱、吸收光谱五种光谱
B．往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱
C．利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成
D．各种原子的发射光谱都是线状谱
13．下列说法中正确的是（　　）
A．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
B．扩散现象和布朗运动都和温度有关，所以都是分子的热运动
C．各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的
D．为了保存玉米地的水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管
14．红外测温具有响应时间快、非接触、安全准确的优点，在新冠疫情防控中发挥了重要作用。红外测温仪捕捉被测物体电磁辐射中的红外线部分，将其转变成电信号。图甲为红外线光谱的三个区域，图乙为氢原子能级示意图。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光在真空中的速度c=3.0×108m/s，下列说法正确的是（　　）
A．红外线光子能量的最大值约为1.64eV
B．氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时释放出的光子能被红外测温仪捕捉
C．大量氢原子从n=4能级向低能级跃迁时，红外测温仪可捕捉到2种频率的红外线
D．大量处于n=2激发态的氢原子吸收能量为2.86eV的光子后，辐射出的光子可能被红外测温仪捕捉
二、解答题
15．氢原子光谱中巴耳末系最小波长与最大波长之比为多少？
16．描述氢原子光谱的简洁而又优美的公式称为广义巴耳末公式，即，式中R为里德伯常量.已知氢原子光谱中最短的谱线波长为，求R.
参考答案
1．A
【分析】
光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱．发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱；连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱；观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱．光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线．
【详解】
AB．每种元素都有自己的特征谱线，光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线．明线光谱和吸收光谱都是元素的特征光谱，光谱分析时，既可用明线光谱也可用吸收光谱，但是不能用连续光谱．故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
CD．利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，不可以深入了解原子的内部结构．故CD正确，不符合题意；
故选A.
2．A
【解析】
【详解】
在卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α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。
A.α粒子散射实验，与结论相符，选项A正确；
B. 光电效应实验，与结论不相符，选项B错误；
C. 中子的发现，与结论不相符，选项C错误；
D. 氢原子光谱的发现，与结论不相符，选项D错误；
3．C
【详解】
A．图1是汤姆逊研究阴极射线的装置，他利用这个装置发现了电子，故A错误；
B．图2是a粒子散射实验的装置，卢瑟福提出的“原子的核式结构”解释了这个实验，故B错误；
C．图3是氢原子的光谱，玻尔将“量子化”引入原子系统，提出了玻尔模型并成功的解释了氢原子光谱，故C正确；
D．图4是工业上利用射线来对钢板的厚度进行自动控制，这个装置利用了γ射线的穿透性，故D错误；
故选C。
4．A
【详解】
在巴尔末系中，根据知当n=3时，光子能量最小，λ最大；当n=6时，光子能量最大，波长最小。则有
所以
故A正确，BCD错误
故选A。
5．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。
6．B
【详解】
由特征谱线与线光谱对比可知，特征谱线中缺少b元素的特征谱线，可知可以确定该矿物中缺少的元素为b，故选B.
7．B
【详解】
A．太阳光谱是吸收光谱，白炽灯是连续光谱，所以A错误；
B．煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱属稀薄气体发光，是线状谱，所以B正确；
C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，不可以利用连续谱，所以C错误；
D．由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成，所以D错误；
故选B。
8．D
【详解】
A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，选项A正确；
B．强烈的白光通过低温的钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，故选项B正确；
C．每种原子都有自己的特征谱线，可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分，故选项C正确；
D．粒子散射实验是原子具有核式结构的有力证据，故选项D错误。
本题选不正确的，故选D。
9．D
【详解】
A．到达地面的太阳光谱是吸收光谱，故A正确，不符合题意；
B．由，可知动量相同的电子和质子的德布罗意波长相等，故B正确，不符合题意；
C．由不确定性关系可知，微观粒子没有准确的位置和动量，故C正确，不符合题意；
D．光波是概率波，故D错误，符合题意。
故选D。
10．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。
11．D
【详解】
A．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B．根据光电效应方程：
光电子在光电管中由反向电压而减速到零，由动能定理：
联立可得：
可知遏出电压与入射光的频率有关，也与产生光电效应的金属材料(逸出功)有关，故B错误；
C．各种原子的发射光谱都是线状谱，线状谱是原子的特征谱线，故C错误；
D．当一个中子和一个质子结合成一个氘核时，会向外放出一定的能量，根据爱因斯坦的质能方程可知核反应有质量亏损，则氘核的质量小于中子与质子的质量之和，故D正确。
故选D。
12．BD
【详解】
AD．光谱包括发射光谱和吸收光谱两种，其中发射光谱分为连续谱和线状谱，线状谱和吸收光谱都能体现不同原子的特征，称为原子光谱，各种原子的发射光谱都是线状谱，A错误，D正确；
B．往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱，B正确；
C．太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，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，说明太阳大气层中存在与这些暗线相对应的元素，但是不能分析太阳的化学组成，C错误。
故选BD。
13．CD
【解析】
【详解】
A、液体中的扩散现象是液体分子做永不停息的热运动的结果，故A错误；
B、扩散现象和布朗运动都和温度有关，扩散现象是分子的热运动，布朗运动是小颗粒的无规则运动，不是分子的热运动，故B错误；
C、各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的，故C正确；
D、为了保存玉米地水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管，可有效减小水分蒸发，故D正确。
14．AD
【详解】
A．红外线最短波长和最长波长分别为
，
根据光子能量
代入数据可得光子最大和最小能量分别为
，
A正确；
B．氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时释放出的光子能量
因此不会被被红外测温仪捕捉到，B错误；
C．大量氢原子从n=4能级向低能级跃迁时，放出的能量为
……
只有从n=4向n=3轨道跃迁时放出的光子能量在红外区，因此红外测温仪可捕捉到1种频率的红外线，C错误；
D．大量处于n=2激发态的氢原子吸收能量为2.86eV的光子后跃迁到n=5的能级，再从该能级向回跃迁时，放出的能量有
……
因此，辐射出的光子可能被红外测温仪捕捉，D正确。
故选AD。
15．
【详解】
由巴耳末公式有
= R()，n = 3，4，5，…，∞
当n = ∞时，最小波长为
= R
当n = 3时，最大波长为
= R(-)
则
=
16．
【详解】
由巴耳末公式可知，当最短时，m取1，n取，所以：
，
即
.