2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步练习--第3节　光谱与氢原子光谱

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2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步
第3节　光谱与氢原子光谱
基础过关练
题组一　光谱和光谱分析
　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2021江苏扬州仪征二中段考)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某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
2.(2023吉林白城通榆实验中学期末)太阳光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线是由于 (　　)
A.太阳大气层中缺少相应的元素
B.太阳内部缺少相应的元素
C.太阳大气层中存在着相应元素
D.地球大气层中存在着相应元素
3.如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱,图乙是某矿石的线状谱,通过光谱分析可以了解该矿石中不包含　 (　　)
A.a元素　　　　B.b元素
C.c元素　　　　D.d元素
4.(2022辽宁沈阳八十三中期初)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
5.(2021黑龙江肇东四中期中)下列说法正确的是　 (　　)
A.烧红的煤块和白炽灯发光产生的光谱都是连续谱
B.生活中试电笔内氖管和霓虹灯发光产生的光谱都是连续谱
C.用光谱管观察酒精灯火焰上钠盐的光谱可以看到钠的连续谱
D.神舟七号飞船内的三名航天员在绕着地球飞行的过程中能够观察到太阳的连续谱
题组二　氢原子光谱特点及其规律
6.下列对氢原子光谱实验规律的认识中,正确的是　 (　　)
A.因为氢原子核外只有一个电子,所以氢原子只能产生一种波长的光
B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线
C.氢原子产生的光谱是一系列波长连续的谱线
D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关
7.下列关于巴耳末公式=R-的说法,正确的是 (　　)
A.此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的
B.公式中n可取任意值,故氢原子光谱是连续谱
C.公式中n只能取不小于3的整数值,故氢原子光谱是线状谱
D.公式不但适用于氢原子光谱的分析,还适用于其他原子的光谱
8.(2023河南八市重点高中调研)氢原子光谱除了巴耳末系外,还有赖曼系、帕邢系等,其中帕邢系的公式为=R∞(n=4,5,6,…),R∞=1.10×107 m-1。电磁波谱如图所示,其中可见光的波长范围是400~760 nm,帕邢系中,氢原子可以发出 (　　)
A.可见光　B.红外线　C.紫外线　D.X射线
9.已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线Hα的波长为656.2 nm。 (结果均保留四位有效数字)
(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。(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)
10.根据巴耳末公式,指出氢原子光谱中巴耳末系的最长波长和最短波长所对应的n,并计算其波长。(取里德伯常量R=1.1×107 m-1,波长计算结果保留三位有效数字)
第3节　光谱与氢原子光谱
基础过关练
1.B 2.C 3.BD 4.D 5.A 6.B 7.AC 8.B
1.B　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;某种物质发射的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关,用这些亮线与原子的特征谱线对照,即可确定该物质的组成成分,B正确;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,这些暗线与通过的物质有关,C错误;某种物质发出某种频率的光,当包含各种频率的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对应,D错误。
2.C　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吸收,从而使我们观察到的太阳光谱中存在暗线,太阳光谱是吸收光谱,分析太阳光谱可知太阳大气层的物质组成,因此,选项C正确,A、B、D错误。
易错警示　(1)太阳光谱是吸收光谱,是阳光透过太阳的大气层时形成的,不是地球大气造成的。
(2)某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的,两者均可用来进行光谱分析。
3.BD　将题图甲中的线状谱与题图乙中的谱线相对照,没有的谱线即该矿石中缺少的,故选B、D。
4.D　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,A正确;炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气时,某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱,B正确;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,C正确;α粒子散射实验是原子具有核式结构的有力证据,D错误。故选D。
5.A　包含有从红光到紫光各种色光且连续分布的光谱叫连续光谱,烧红的煤块和白炽灯发光产生的光谱都是连在一起的光带,是连续谱,A正确;生活中试电笔内氖管和霓虹灯发光光谱属于明线光谱,属于线状谱,B错误;在燃烧的酒精灯芯上放上少许食盐,用光谱管观察得到的光谱是钠的发射光谱,是线状谱,C错误;太阳光谱是吸收光谱,光谱中存在许多暗线,故不是连续谱,D错误。
6.B　氢原子光谱是线状谱,是一系列波长不连续的、分立的谱线,并不是只含有一种波长的光,B正确,A、C错误;氢原子光谱是氢原子的特征谱线,只要是氢原子发出的光,其光谱就相同,与放电管的放电强弱无关,D错误。
7.AC　巴耳末公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区域的四条谱线时得到的,只适用于氢原子光谱的分析,A正确,D错误;公式中n只能取大于或等于3的整数,λ不能连续取值,故氢原子光谱是线状谱,B错误,C正确。
8.B　由题给公式可知,在帕邢系中,当n=4时,氢原子发出电磁波的波长最长,为λmax=≈1.87×10-6 m=1 870 nm,当n趋于无穷大时,氢原子发出电磁波的波长最短,为λmin=≈8.18×10-7 m=818 nm,根据电磁波谱可知选项中四种电磁波按波长由小到大排列为:X射线、紫外线、可见光、红外线,由于λmin略大于可见光的最大波长,所以帕邢系中,氢原子可以发出红外线,不可能发出可见光、紫外线和X射线。故选B。
9.答案　(1)1.097×107 m-1　(2)4.102×10-7 m
4.849×10-19 J
解析　(1)巴耳末系中第一条谱线对应n=3,即=R-
R== m-1≈1.097×107 m-1
(2)巴耳末系中第四条谱线对应n=6,则
=R-
λ4= m≈4.102×10-7 m
E=hν=h·= J≈4.849×10-19 J。
10.答案　见解析
解析　在巴耳末公式=R(n=3,4,5,…)中,对应的n越小,波长越长,故当n=3时,氢原子发光所对应的波长最长。
当n=3时,=1.1×107×- m-1
解得λ1≈6.55×10-7 m
当n=∞时,波长最短,=R-=R×
λ== m≈3.64×10-7 m。
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