邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：2.3光谱 氢原子光谱 巩固练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：2.3光谱 氢原子光谱 巩固练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 447.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 06:47:42 | ||
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文档简介
2.3光谱氢原子光谱
1．关于光谱，下列说法正确的是（ ）
A．大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光是线状谱
B．线状谱由不连续的若干波长的光组成
C．做光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱
D．做光谱分析时只能用吸收光谱，不能用发射光谱
2．白炽灯发光产生的光谱是（ ）
A．连续光谱 B．明线光谱
C．原子光谱 D．吸收光谱
3．已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，3，年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，，4，5，式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为
A． B． C． D．
4．关于光谱和光谱分析，以下说法正确的是（ ）
A．太阳光谱是连续谱，氢原子光谱是线状谱
B．光谱分析的优点是灵敏而且迅速
C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气从而取得吸收光谱进行分析
D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
5．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为，其中n = 2，3，4…．1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n = 3，4，5，…．式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式．用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为（ ）
A． B． C． D．
6．请问同学们我们每天看到的太阳光的光谱是（ ）
A．吸收光谱 B．连续光谱 C．明线光谱 D．线状谱
7．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，称为氢光谱。氢光谱线的波长可以用下面的巴耳末一里德伯公式来表示=R，n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数，k=1、2、3、…，对于每一个k，有n=k+1，k+2，k+3，…，R称为里德伯常量，是一个已知量。对于k=1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；k=2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，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1；当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2.已知电子电量的大小为e。则该种金属的逸出功等于（ ）
A．e（U1-3U2） B．（U1-3U2） C．e（U1-U2） D．（U1-U2）
8．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
9．下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是( )
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
10．如图所示，为氢原子能级图，现有大量氢原子从n=4的能级发生跃迁，并发射光子照射一个钠光管，其逸出功为2.29ev，以下说法正确的是（ ）
A．氢原子可能发出6种不同频率的光
B．能够让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子
C．光电管发出的光电子与原子核发生β衰变时飞出的电子都是来源于原子核内部
D．钠光电管发出的光电子轰击处于基态的氢原子只能使氢原子跃迁到n=2的能级
11．如果大量氢原子处在n=3的能级,会辐射出________种频率的光? 其中波长最短的光是在________两个能级之间跃迁时发出的?
12．如图所示为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为_________eV，有___________种光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上能发生光电效应.
13．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.
14．处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时发出一系列不同频率的光，称为氢原子光谱，氢原子光谱谱线对应的彼长可以用广义的巴耳未公式表示：，n、m分别表示氢原子跃迁前、后所处状态的量子数，对每一个m，有，R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光区，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，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为；当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为.已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功.
参考答案
1．B
【解析】
A.原子发出的光谱是特征光谱，是线状谱，A错误；
B.线状谱只包含对应波长的若干光，B正确；
CD.做光谱分析一定要用线状谱，既可以是发射光谱也可以是吸收光谱，C、D错误。
2．A
【解析】
白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光，是连续谱，故A正确。
3．A
【解析】
若，由跃迁，释放光子，则
因为，则
由
得
解得里德伯常量
故A正确，BCD错误．
故选A．
4．B
【解析】
A．太阳光谱是不连续谱，氢原子光谱是不连续的，是线状谱，A错误；
B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速，能帮助人们发现新元素，B正确；
C．分析某种物质的化学组成可以白光通过这种物质的低温蒸气取吸收光谱进行分析，C错误；
D．月球是反射的阳光。分析月光实际上就是在分析阳光，月球又不象气体那样对光谱有吸收作用，因此无法通过分析月球的光谱来得到月球的化学成分，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
若n＞m，由n→m跃迁，释放光子，则，因为v＝，则E1()＝h，由h=hcR（），得-E1=hcR，解得里德伯常量R=?．故选C．
【点睛】
解决本题的关键知道辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，知道光子频率与波长的关系，并能灵活运用．
6．A
【解析】
太阳光谱是太阳内部发出的光在经过大气的时候，被大气层中的某些元素吸收而产生的，是一种吸收光谱。故A正确，BCD错误。
故选A。
7．B
【解析】
赖曼线系中波长最长的光是氢原子由n = 2向k = 1跃迁发出的，设波长为，则有
其光子能量为
巴耳末线系中波长最短的光是氢原子由向k =2跃迁发出的，设波长为，则有
其光子能量为
设金属的逸出功为W，两种光子照射金属发出的两种光电子的最大处动能分别为、，由光电效应方程得：
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【解析】
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。
9．BC
【解析】
A.太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故选项A错误；
B.炽热气体发光是线状光谱，霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸汽产生的光谱也是线状光谱，故选项B正确；
C.光谱分析是利用元素的特征谱线与连续谱对比来分析物体的化学成分，可以用明线光谱也可以用吸收光谱，不能用连续光谱，故选项C正确；
D.月亮是反射太阳光，是吸收光谱，观察月亮光谱只能确定月亮表面的化学组成，但不能确定月亮内部的化学组成，故选项D错误。
故选BC。
10．ABD
【解析】
根据数学组合公式求出氢原子可能辐射光子频率的种数，能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高；
【详解】
A、根据知，这些氢原子可能辐射出6种不同频率的光子，故A正确；
B、氢原子由跃迁到能级，辐射的光子能量为，大于逸出功，能发生光电效应；而由跃迁到能级，辐射的光子能量为，及跃迁到能级，辐射的光子能量为，都小于逸出功，不能发生光电效应，因此让钠光电管发生光电效应现象的有跃迁到、跃迁到、跃迁到、跃迁到，共4种光子，故B正确；
C、光电管发出的光电子是来自核外，而原子核发生β衰变时飞出的电子是来源于原子核内部的中子衰变成质子而放出的，故C错误；
E、氢原子从的能级向发生跃迁，发射光子能量最大，当照射钠光管放出能量为，而氢原子从的能级跃的能级，需要吸收能量为，因；氢原子从的能级跃的能级，需要吸收能量为，而，所以钠光电管发出的光电子最多能够让氢原子从的能级跃的能级，故D正确。
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，并掌握光电效应方程的内容，注意光的强度影响光电流，而光的频率影响光电子的最大初动能。
11．3 第三和第一
【解析】
如果大量氢原子处在n=3的能级,会辐射出种频率的光，其中波长最短的光对应着能级差最大的跃迁，即是在第三和第一两个能级之间跃迁时发出的.
12．12.75 3
【解析】
第一空. 根据知，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光子.放出光子的能量满足hv=Em－En，所以频率最大的是从n=4能级到n=1能级跃迁时放出的光子，光子能量为E=E4－E1=－0.85eV+13.60eV=12.75eV.
第二空. 从n=4能级到n=1能级跃迁时放出的光子，光子能量为E=E4－E1=－0.85eV+13.60eV=12.75eV.从n=3能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为－1.51eV+13.60eV=12.09eV.从n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为－3.40eV+13.60eV=10.2eV，这三种跃迁产生的光子的能量大于2.75eV能发生光电效应.
13．
【解析】
由巴耳末公式可知，当最短时，m取1，n取，所以：
，
即
.
14． ；
【解析】
设该金属的逸出功为，光电效应所产生的光电子最大初动能为.
由动能定理知
对于赖曼系，当时对应的光波长最长，设为
由题中所给公式有：
波长为的光对应的频率
对于巴耳末系，当时对应的光波长最短，设为入，由题中所给公式有：
波长为的光对应的频率：
根据爱因斯坦光电效应方程知：
，
又
，
联立可解得：
，.
1．关于光谱，下列说法正确的是（ ）
A．大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光是线状谱
B．线状谱由不连续的若干波长的光组成
C．做光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱
D．做光谱分析时只能用吸收光谱，不能用发射光谱
2．白炽灯发光产生的光谱是（ ）
A．连续光谱 B．明线光谱
C．原子光谱 D．吸收光谱
3．已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，3，年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，，4，5，式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为
A． B． C． D．
4．关于光谱和光谱分析，以下说法正确的是（ ）
A．太阳光谱是连续谱，氢原子光谱是线状谱
B．光谱分析的优点是灵敏而且迅速
C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气从而取得吸收光谱进行分析
D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
5．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为，其中n = 2，3，4…．1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n = 3，4，5，…．式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式．用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为（ ）
A． B． C． D．
6．请问同学们我们每天看到的太阳光的光谱是（ ）
A．吸收光谱 B．连续光谱 C．明线光谱 D．线状谱
7．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，称为氢光谱。氢光谱线的波长可以用下面的巴耳末一里德伯公式来表示=R，n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数，k=1、2、3、…，对于每一个k，有n=k+1，k+2，k+3，…，R称为里德伯常量，是一个已知量。对于k=1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；k=2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，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1；当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2.已知电子电量的大小为e。则该种金属的逸出功等于（ ）
A．e（U1-3U2） B．（U1-3U2） C．e（U1-U2） D．（U1-U2）
8．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
9．下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是( )
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
10．如图所示，为氢原子能级图，现有大量氢原子从n=4的能级发生跃迁，并发射光子照射一个钠光管，其逸出功为2.29ev，以下说法正确的是（ ）
A．氢原子可能发出6种不同频率的光
B．能够让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子
C．光电管发出的光电子与原子核发生β衰变时飞出的电子都是来源于原子核内部
D．钠光电管发出的光电子轰击处于基态的氢原子只能使氢原子跃迁到n=2的能级
11．如果大量氢原子处在n=3的能级,会辐射出________种频率的光? 其中波长最短的光是在________两个能级之间跃迁时发出的?
12．如图所示为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为_________eV，有___________种光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上能发生光电效应.
13．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.
14．处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时发出一系列不同频率的光，称为氢原子光谱，氢原子光谱谱线对应的彼长可以用广义的巴耳未公式表示：，n、m分别表示氢原子跃迁前、后所处状态的量子数，对每一个m，有，R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光区，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，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为；当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为.已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功.
参考答案
1．B
【解析】
A.原子发出的光谱是特征光谱，是线状谱，A错误；
B.线状谱只包含对应波长的若干光，B正确；
CD.做光谱分析一定要用线状谱，既可以是发射光谱也可以是吸收光谱，C、D错误。
2．A
【解析】
白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光，是连续谱，故A正确。
3．A
【解析】
若，由跃迁，释放光子，则
因为，则
由
得
解得里德伯常量
故A正确，BCD错误．
故选A．
4．B
【解析】
A．太阳光谱是不连续谱，氢原子光谱是不连续的，是线状谱，A错误；
B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速，能帮助人们发现新元素，B正确；
C．分析某种物质的化学组成可以白光通过这种物质的低温蒸气取吸收光谱进行分析，C错误；
D．月球是反射的阳光。分析月光实际上就是在分析阳光，月球又不象气体那样对光谱有吸收作用，因此无法通过分析月球的光谱来得到月球的化学成分，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
若n＞m，由n→m跃迁，释放光子，则，因为v＝，则E1()＝h，由h=hcR（），得-E1=hcR，解得里德伯常量R=?．故选C．
【点睛】
解决本题的关键知道辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，知道光子频率与波长的关系，并能灵活运用．
6．A
【解析】
太阳光谱是太阳内部发出的光在经过大气的时候，被大气层中的某些元素吸收而产生的，是一种吸收光谱。故A正确，BCD错误。
故选A。
7．B
【解析】
赖曼线系中波长最长的光是氢原子由n = 2向k = 1跃迁发出的，设波长为，则有
其光子能量为
巴耳末线系中波长最短的光是氢原子由向k =2跃迁发出的，设波长为，则有
其光子能量为
设金属的逸出功为W，两种光子照射金属发出的两种光电子的最大处动能分别为、，由光电效应方程得：
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【解析】
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。
9．BC
【解析】
A.太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故选项A错误；
B.炽热气体发光是线状光谱，霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸汽产生的光谱也是线状光谱，故选项B正确；
C.光谱分析是利用元素的特征谱线与连续谱对比来分析物体的化学成分，可以用明线光谱也可以用吸收光谱，不能用连续光谱，故选项C正确；
D.月亮是反射太阳光，是吸收光谱，观察月亮光谱只能确定月亮表面的化学组成，但不能确定月亮内部的化学组成，故选项D错误。
故选BC。
10．ABD
【解析】
根据数学组合公式求出氢原子可能辐射光子频率的种数，能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高；
【详解】
A、根据知，这些氢原子可能辐射出6种不同频率的光子，故A正确；
B、氢原子由跃迁到能级，辐射的光子能量为，大于逸出功，能发生光电效应；而由跃迁到能级，辐射的光子能量为，及跃迁到能级，辐射的光子能量为，都小于逸出功，不能发生光电效应，因此让钠光电管发生光电效应现象的有跃迁到、跃迁到、跃迁到、跃迁到，共4种光子，故B正确；
C、光电管发出的光电子是来自核外，而原子核发生β衰变时飞出的电子是来源于原子核内部的中子衰变成质子而放出的，故C错误；
E、氢原子从的能级向发生跃迁，发射光子能量最大，当照射钠光管放出能量为，而氢原子从的能级跃的能级，需要吸收能量为，因；氢原子从的能级跃的能级，需要吸收能量为，而，所以钠光电管发出的光电子最多能够让氢原子从的能级跃的能级，故D正确。
【点睛】
解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，并掌握光电效应方程的内容，注意光的强度影响光电流，而光的频率影响光电子的最大初动能。
11．3 第三和第一
【解析】
如果大量氢原子处在n=3的能级,会辐射出种频率的光，其中波长最短的光对应着能级差最大的跃迁，即是在第三和第一两个能级之间跃迁时发出的.
12．12.75 3
【解析】
第一空. 根据知，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光子.放出光子的能量满足hv=Em－En，所以频率最大的是从n=4能级到n=1能级跃迁时放出的光子，光子能量为E=E4－E1=－0.85eV+13.60eV=12.75eV.
第二空. 从n=4能级到n=1能级跃迁时放出的光子，光子能量为E=E4－E1=－0.85eV+13.60eV=12.75eV.从n=3能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为－1.51eV+13.60eV=12.09eV.从n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为－3.40eV+13.60eV=10.2eV，这三种跃迁产生的光子的能量大于2.75eV能发生光电效应.
13．
【解析】
由巴耳末公式可知，当最短时，m取1，n取，所以：
，
即
.
14． ；
【解析】
设该金属的逸出功为，光电效应所产生的光电子最大初动能为.
由动能定理知
对于赖曼系，当时对应的光波长最长，设为
由题中所给公式有：
波长为的光对应的频率
对于巴耳末系，当时对应的光波长最短，设为入，由题中所给公式有：
波长为的光对应的频率：
根据爱因斯坦光电效应方程知：
，
又
，
联立可解得：
，.