高中物理人教版物理选修3-5练习 第十八章　3　氢原子光谱 Word版含解析

3　氢原子光谱
基础巩固
1.(多选)对巴耳末公式1λ=R122-1n2的理解,正确的是 (　　)
A.此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的
B.公式中n可取任意值,故氢光谱是连续谱
C.公式中n只能取大于等于3的整数值,故氢光谱是线状谱
D.公式不但适用于氢光谱的分析,也适用于其他原子的光谱
解析:此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的四条谱线时得到的,只适用于氢光谱的分析,且n只能取大于等于3的整数,可见λ不能取连续值,故氢原子光谱是线状谱。
答案:AC
2.(多选)以下说法正确的是(　　)
A.进行光谱分析可以用连续谱
B.光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速
C.通过线状谱可以对物质进行分析
D.摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
解析:光谱分析常用来反映原子的特征,谱线可以用线状谱,但不能用连续谱,选项A错误,C正确;利用光谱分析时,样品中元素达到10-10 g就可以被检测得到,灵敏度很高,选项B正确;月球本身不发光,它的光是反射的太阳光,故通过分析月球的光谱可以分析太阳的大气中所含的元素,但分析不出月球上有哪些元素,选项D错误。
答案:BC
3.下列关于光谱的说法正确的是(　　)
A.炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱
B.各种原子的线状谱中亮线位置相同
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低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱
解析:不同原子的亮线位置不同,所以选项B错误。气体发光时,若是高压气体发光形成连续谱,若是稀薄气体发光形成线状谱,故选项C也错误。甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后,得到的是乙物质的吸收光谱,所以选项D错误。
答案:A
4.(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系,下列说法正确的是(　　)
A.用经典电磁理论很容易解释原子的稳定性
B.根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,电子会不断释放能量,最后被吸附到原子核上
C.根据经典电磁理论,原子光谱应该是连续的
D.氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论
解析:根据经典电磁理论,电子绕原子核转动时,电子会不断释放能量,最后被吸附到原子核上,原子不应该是稳定的,并且发射的光谱应该是连续的,故A错误,B、C正确;氢原子光谱没有彻底否定经典电磁理论,而是引入了新的观念,故D错误。
答案:BC
5.太阳光的光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线是由于(　　)
A.太阳表面大气层中缺少相应的元素
B.太阳内部缺少相应的元素
C.太阳表面大气层中存在着相应的元素
D.太阳内部存在着相应的元素
解析:太阳光谱中的暗线是太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的,表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元素。
答案:C
6.(多选)下列物质中产生线状谱的是(　　)
A.炽热的钢水　　　　　 B.发光的日光灯管
C.点燃的蜡烛 D.极光
解析:炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱,发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱,极光是宇宙射线激发的气体发光,能产生线状谱。选项B、D正确。
答案:BD
7.用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长(频率)和强弱的分布,即　　　　。各种原子都有它的线状谱和吸收光谱,每种原子吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子发射光谱中的一条明线　　　　　　,这种谱线叫原子的　　　　　　　　。?
答案:光谱　相对应　特征谱线
8.利用里德伯常量(R=1.096 77×107 m-1)求巴耳末线系中第四条谱线的波长和每个光子的能量。
解析:由巴耳末公式1λ=R122-1n2
当n=6时,代入数值得λ=4.103×10-7 m
由ε=hcλ,代入数值得ε=4.84×10-19 J。
答案:4.103×10-7 m　4.84×10-19 J
能力提升
1.(多选)关于光谱分析,下列说法正确的是(　　)
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.利用光谱分析可以深入了解原子的内部结构
解析: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,不能利用连续谱,故A错误,B正确;利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分,但不可以深入了解原子的内部结构,故C正确,D错误。
答案:BC
2.通过分光镜所得到的月亮的光谱是(　　)
A.连续光谱 B.吸收光谱
C.明纹光谱 D.原子光谱
解析:月亮反射太阳光,而太阳光谱为吸收光谱,所以选项B正确。
答案:B
3.(多选)对原子光谱,下列说法正确的是(　　)
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
解析:原子光谱为线状谱,A正确;各种原子都有自己的特征谱线,故B错误,C正确;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。
答案:ACD
4.★(多选)如图甲所示,a、b、c、d四种元素的线状谱,图乙是某矿物的线状谱,通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是(　　)
A.a元素 B.b元素
C.c元素 D.d元素
解析:将甲中的线状谱与乙中的谱线对照,没有的谱线即是该矿物中缺乏的。
答案:BD
5.下列关于巴耳末公式的说法正确的是(　　)
A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B.巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长,其中既有可见光,又有紫外光
D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
解析:通过以下表格进行逐项分析:
选项
情景与过程分析
判断
A
巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长,不能描述氢原子发出的各种光的波长
×
B
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
巴耳末公式适用于巴耳末线系,该线系既有可见光也包括部分紫外光
√
D
巴耳末公式只确定氢原子发光中的部分光的波长,不能确定其他原子发光的波长
×
答案:C
6.(多选)根据光谱的特征谱线,可以确定物质的组成和鉴别物质,以下说法正确的是(　　)
A.线状谱中的明线是特征谱线,吸收光谱中的暗线不是特征谱线
B.线状谱中的明线不是特征谱线,吸收光谱中的暗线是特征谱线
C.线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线都是特征谱线
D.同一元素的线状谱的明线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的
答案:CD
7.氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1,其次为λ2,求比值λ1λ2等于多少。
解析:由巴耳末公式1λ=R122-1n2知
λ1、λ2对应n=3和n=4,代入数值得λ1λ2=2720。
答案:2720
8.★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1λ=R132-1n2n=4,5,6,…,R=1.10×107m?1。
若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域,试求:
(1)n=6时,对应的波长;
(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少?n=6时,传播频率为多大?
解析:(1)将n=6代入帕邢系公式1λ=R132-1n2,得 λ=1.09×10-6 m。
(2)帕邢系形成的谱线在红外区域,而红外线属于电磁波,在真空中以光速传播,故波速为光速 c=3×108 m/s。由 v=λT=λν,得ν=vλ=cλ=3×1081.09×10-6 Hz=2.75×1014 Hz。
答案:(1)1.09×10-6 m　(2)3×108 m/s　2.75×1014 Hz