4.3光谱与氢原子光谱 同步练习（Word版含答案）

4.3光谱与氢原子光谱 同步练习（解析版）
一、选择题
1．已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，3，4...巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，得到巴尔末公式，4，5，式中R叫做里德伯常量。则里德伯常量R可以表示为（　　）
A． B． C． D．
2．近代物理取得了非常辉煌的成就，下列关于近代物理的说法正确的是（　　）
A．用同频率的光照射不同的的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W就越大
B．137Cs是核泄漏时对人体产生有害辐射的的重要污染物，其核反应方程式其中X为电子
C．一个氢原子处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子
D．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越不稳定
3．氢原子光谱的巴耳末公式是（n＝3，4，5……），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E2，则为（　　）
A． B． C． D．
4．2020年12月我国科学家潘建伟等在量子计算领域取得了重大成果，构建76个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需200秒，而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。有关量子的相关知识，下列说法正确的是（　　）
A．玻尔提出氢原子的电子轨道是任意的
B．原子发光的光谱是一系列不连续亮线组成的线状光谱
C．普朗克提出物体所带的电荷量是量子化的，首次提出了能量子的概念
D．爱因斯坦最早认识到能量子的意义，提出光子说，并测量金属的截止电压Uc与入射光的频率算出普朗克常量h
5．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
6．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有 (　　)
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子核内部结构的道路
D．玻尔提出的原子定态，原子可以稳定在固定的能级上，玻尔原子理论能成功地解释几乎所有原子的光谱现象
7．氢原子的能级图如图所示,关于氢原子的说法正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续的
B．一群氢原子处于的能级,向低能级跃迁时可以辐射出三种频率的光子
C．若用的光子照射处于基态的氢原子,可以使它电离
D．若用的光子照射处于基态的氢原子,可以使它跃迁到的能级
8．下列各种关于近代物理学的现象中，与原子核内部变化有关的是（ ）
A．紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象
B．α粒子轰击金箔时，少数发生大角度偏转的现象
C．含铀的矿物质自发向外放出β射线（高速电子流）的现象
D．氢原子发光时，形成不连续的线状光谱的现象
9．下列说法正确的是（ ）
A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出
B．据巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氢原子光谱的谱线可以有无数条
C．巴耳末系是氢原子光谱中的可见光部分
D．氢原子光谱是连续谱
10．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是（ ）
A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系
11．根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是（　　）
A．图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性
B．图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同
C．图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，最有可能使用的射线是β射线
D．图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象，由图可知中等大小的核的比结合能最大，即（核反应中）平均每个核子的质量亏损最小
12．下列能说明光具有粒子性的实验是（ ）
A．氢原子光谱的发现 B．康普顿效应
C．粒子散射实验 D．光电效应
13．关于光谱，下列说法正确的是
A．发射光谱一定是连续谱
B．利用线状谱可以鉴别物质和确定物质的组成成分
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的
D．太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元索
14．如图所示，a、b两束不同频率的单色可见光，以不同的入射角从空气斜射入玻璃三棱镜中，出射光恰好合为一束。则（　　）
A．在玻璃中传播时b光的速度比a光大
B．两束光从同种玻璃射向空气时，b光发生全反射的临界角比a光小
C．用a、b两束光分别照射甲、乙两种金属均能发生光电效应，光电子的最大初动能相同，则金属乙的逸出功比金属甲小
D．按照玻尔理论，若b为n=5向n=2能级跃迁所放出的光，则a可能为n=3向n=2能级跃迁所放出的光
二、解答题
15．氢原子光谱的巴耳末线系中波长最长的谱线的波长为，其次为。求：
（1）的比值等于多少？
（2）其中最长波长的光子能量是多少？
16．什么是线状谱，什么是连续谱？原子的发射光谱是怎样的光谱？不同原子的发射光谱是否有可能相同？
参考答案
1．A
【详解】
若n大于m，由n向m跃迁，释放光子，有
根据
则有
由
解得
解得里德伯常量
故选A。
2．B
【详解】
A．根据爱因斯坦的光电效应方程
同种光照射金属，初动能Ek越大，该金属的逸出功W就越小，A错误；
B．在核反应方程中，根据质量数守恒，电荷数守恒，可以求得X的质量数为零，带一个单位负电荷，因此它一定是电子，B正确；
C．因为只有一个氢原子，处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出3种频率的光子，C错误；
D．比结合能越大，原了核结合的越牢固，也就是原子核越稳定，D错误。
故选B。
3．A
【详解】
当n=3时，波长最大
根据则有
同理，当n=4时，则有
则
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．玻尔提出氢原子的电子轨道是量子化的，不是任意的，选项A错误；
B．原子发光的光谱是一系列不连续亮线组成的线状光谱，选项B正确；
C．密立根提出物体所带的电荷量是量子化的，普朗克首次提出了能量子的概念，选项C错误；
D．爱因斯坦最早认识到能量子的意义，提出光子说，美国著名实验物理学家密立根，完全肯定了爱因斯坦光电效应方程，并测量金属的截止电压Uc与入射光的频率，测出了当时最精确的普朗克常量h的值，从而赢得1923年度诺贝尔物理学奖，选项D错误。
故选B。
5．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.
6．B
【详解】
卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，猜想原子内的正电荷及几乎全部质量集中在很小的核内，选项A错误； α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，选项B正确；对天然放射现象的研究开辟了深入探索原子核有复杂结构的道路，故C错误；玻尔提出的原子定态，原子可以处在一系列不连续的能量状态中；玻尔原子理论只是成功解释了氢原子光谱，但是不能解释所有原子的光谱现象，选项D错误；故选B.
7．B
【解析】
氢原子的发射光谱是不连续的，是线光谱，选项A错误；一群氢原子处于的能级，向低能级跃迁时可以辐射出=3种频率的光子，选项B正确；若用13.6eV的光子照射处于基态的氢原子，可以使它电离，选项C错误；11eV不等于任何两个能级的能级差，则若用11eV的光子照射处于基态的氢原子不能被吸收，则不可以使它跃迁到n=2的能级，选项D错误；故选B.
8．C
【详解】
A．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故A错误；
B．α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故B错误；
C．天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α射线或β射线，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内核子数，质子数，中子数发生变化，故C正确；
D．原子发光是原子跃迁形成的，即电子从高能级向低能级跃迁，释放的能量以光子形式辐射出去，没有涉及到原子核的变化，故D错误；
9．C
【详解】
A．此公式是巴耳末在可见光的14条谱线分析时发现的，式中的n只能取整数，不能连线取值，且从3，4，…开始取，只能适用于氢光谱，及红外与紫外区，则公式
的n只能取整数，不能连线取值，且从3，4，…开始取，A错误；
B．氢原子的谱系有好几个，巴耳末系仅是可见光区中的一个，仅四条谱线，B错误；
C．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，C正确；
D．由于氢原子发射的光子的能量
E = En - Em
所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A.由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；
B.某种物质发光的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱对照，即可确定物质的组成成分，B正确；
C.高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，C错误；
D.某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误．
11．B
【详解】
A．题图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有波动性，选项A错误；
B．题图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同，选项B正确；
C．题图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，由于γ射线穿透能力最强，最有可能使用的射线是γ射线，选项C错误；
D．题图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象，可知中等大小的核的比结合能最大，即在核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大，平均每个核子的质量亏损最大，选项D错误。
故选B。
12．BD
【详解】
氢原子光谱实验说明了氢原子的能级是不连续的，与光的粒子性无关．故A错误；康普顿效应说明光具有粒子性，表明光子具有动量，选项B正确；α粒子散射实验说明原子具有核式结构，与光的粒子性无关．故C错误；光电效应现象说明光具有粒子性．光电效应表明光子具有能量．故D正确．故选BD．
13．BC
【详解】
A.发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱，故A错误；
BC.各种原子的发射光谱都是线状谱，都有一定的特征，也称特征谱线，是因原子结构不同，导致原子光谱也不相同，因而可以通过原子发光谱线来确定和鉴别物质，对此称为光谱分析，故BC正确；
D.太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳中存在与这些暗线相对应的元素，故D错误。
故选BC。
点晴：原子的发射光谱都是线状谱，也叫特征谱线，各种不同的原子的光谱各不相同，是因原子中电子结合不同．因此可通过原子发光来确定物质的组成．
14．BD
【详解】
A．根据光线在三棱镜中的折射知，b光线偏折比较厉害，则b光的折射率大，根据
知b光在介质中传播的速度较小，A错误；
B．b光的折射率大，根据，知b光发生全反射的临界角较小，B正确；
C．b光的折射率大，则b光的频率较大。根据光电效应方程，知用a、b两束光分别照射甲、乙两种金属均能发生光电效应，光电子的最大初动能相同，则甲金属的逸出功较小，C错误；
D．由于玻璃对b光的折射率较大，故b光的频率大于a光的频率，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即，所以b光对应于能级差较大，D正确。
故选BD。
15．（1） （2）3.06×10－19J
【解析】
【详解】
（1）由巴耳末公式可得：
所以。
（2）当n=3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有：
解得
光子能量为。
16．见详解
【详解】
由一条条亮线构成的光谱为线状谱；连续分布的含有连续波长的光带叫连续谱；原子的发射光谱是线状谱，不同原子的发射光谱不可能相同。