上海市龙柏高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：3.4光谱分析在科学技术中的应用 配套作业（含解析）

3.4光谱分析在科学技术中的应用
1．太阳光谱是吸收光谱，这是因为太阳内部发出的白光(　　)
A．经过太阳大气层时某些特定频率的光子被吸收后的结果
B．穿过宇宙空间时部分频率的光子被吸收的结果
C．进入地球的大气层后，部分频率的光子被吸收的结果
D．本身发出时就缺少某些频率的光子
2．下列关于光谱和光谱分析的说法中，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不都是线状谱
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
3．下列说法中正确的是（　　）
A．一群氢原子处于n=3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出二种频率的光子
B．由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质
C．实际上，原子中的电子没有确定的轨道．但在空间各处出现的概率是一定的．
D．α粒子散身于实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的
4．下列关于原子结构的说法正确的是（ ）
A．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的
B．汤姆孙发现了电子，表明原子具有核式结构
C．粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
D．由玻尔原子理论可知电子绕原子核转动时不断向外辐射电磁波
5．如图所示为氢原子的能级图．现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁．下列说法正确的是（ ）
A．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光
B．氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应
C．氢原子由n=3跃迁到n=2产生的光波长最短
D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2 eV
6．如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是(　　)
A．原子A可能辐射出3种频率的光子
B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4
D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4
7．以下说法中正确的是(　　)
A．进行光谱分析可以用连续谱,也可以用吸收光谱
B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速
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
8．关于特征谱线的说法正确的是（　　）
A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
B．明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线
C．明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线
D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的
9．地球上接收到的太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．下列说法正确的是( )
A．太阳光谱是连续光谱
B．太阳表面大气层中存在着相应的元素
C．这些暗线是由于太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时被气体吸收形成的
D．这些暗线是由于太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时发射的
10．在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分．例如某样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到．那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的？( )
A．连续谱 B．线状谱 C．特征谱线 D．任意一种光谱
11．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
12．关于光谱和光谱分析的下列说法中正确的是：　 （ ）
A．光谱包括发射光谱、连续光谱、明线光谱、原子光谱、吸收光谱等五种光谱
B．往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的明线光谱
C．利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成
D．明线光谱又叫原子光谱
13．氢原子能级如图所示，则要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变成为氢离子

A．该氢离子需要吸收的能量至少是13.6eV
B．该氢离子需要吸收的能量至少是-13.6eV
C．一群处于n=4能级的氢原子跃迁到n=2的状态过程中，可能辐射3种不同频率的光子
D．—群处于n=4能级的氢取子跃迁到n=2的状态过程中,可能辐射2种不同频率的光子
14．下列说法正确的是（　　）
A．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能因为这束光的强度太小
B．铀核（ U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．一群氢原子从量子数n=3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子
D．考古专家发现某一骸骨中C的含量为活着的生物体中C的，已知C的半衰期为5730年，则确定该生物死亡时距今约11460年
参考答案
1．A
【解析】
太阳光谱是一种吸收光谱，是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的特征谱线相同的光都被这些气体吸收掉了，故A正确，BCD错误。
2．C
【解析】
试题分析：太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故A错误；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气产生的是光谱是线状谱，故B错误；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，而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，故不能用连续光谱，C正确；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．
3．B
【解析】
一群氢原子处于n=3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出种频率的光子，选项A错误； 由于每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质，选项B正确；实际上，原子中的电子没有确定的轨道．但在空间各处出现的概率是不一定的，选项C正确． α粒子散射实验揭示了原子的核式结构理论，选项D错误；故选B.
4．A
【解析】
氢原子光谱具有分裂特征，发射光谱是亮线光谱，吸收光谱是暗线光谱；而按照经典电磁理论，氢原子光谱应该是连续光谱，选项A正确；汤姆孙发现了电子，表明原子具有复杂的结构，选项B错误；卢瑟福的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，不能证明原子核是由质子和中子组成的，故C错误； 由玻尔原子理论可知电子绕原子核运转时原子是稳定的，电子虽然高速转动，但不向外辐射电磁波，选项D错误；故选A.
5．B
【解析】
A项：根据知，这些氢原子可能辐射出三种不同频率的光子，故A错误；
B项：氢原子由n=3跃迁到n=1能级，辐射的光子能量为12.09eV，大于逸出功，能发生光电效应，故B正确；
C、D项：氢原子由n=3向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为13.6-1.51eV=12.09eV，故C、D错误．
点晴：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．
6．B
【解析】试题分析：原子A从激发态E2跃迁到E1，只有一种频率光子，A错；一群处于激发态E3的氢原子B跃迁到基态E1的过程中可能从E3跃迁到E2，从E3跃迁到E1，从E2跃迁到E1，可能有三种频率光子，B对；由原子能级跃迁理论可知，A原子可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错；A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故不可能使原子B吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4，D错。故选B。
考点：氢原子能级
7．B
【解析】
试题分析：进行光谱分析不能用连续光谱，只能用线状光谱或吸收光谱；光谱分析的优点是灵敏而迅速；分析某种物质的组成，可用白光照射其低压蒸气产生的吸收光谱进行；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素．故答案为B.
考点：光谱分析 特征谱线
点评：线状谱和暗线谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，并且光谱分析的特点是灵敏迅速，所以在物质成分鉴定时经常用．
8．AD
【解析】
ABC．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线，故A项正确，BC两项错误；
D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的，故D项正确。
故选AD。
【点睛】
同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的，借助线状谱可进行光谱分析。
9．BC
【解析】
试题分析：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．
太阳光谱是线状谱，A错误；地球上接收到的太阳光谱中有许多暗线，是因为太阳表面大气层中存在相应的元素，B正确；这些暗线是由于太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时被气体吸收形成的，C正确D错误．
10．BC
【解析】
一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同，叫做线状光谱，也叫特征谱线，所以可以通过线状谱或特征谱线分析物质和物质的组成成分，故应选BC．
11．BD
【解析】
炽热的钢水、点燃的蜡烛产生的都是连续谱；发光的日光灯管产生水银蒸气的特征谱线；极光是宇宙射线激发的气体发光，产生线状谱．故产生线状谱的是BD。
故选BD。
12．BD
【解析】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，如炽热的液体发射连续光谱；高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱．由狭窄谱线组成的光谱．单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱，故线状光谱又称原子光谱；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳表面的气体中存在与这些暗线相对应的元素，选项A错误，D正确； 往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的明线光谱，选项B正确；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，故C错误．故选BD.
13．AC
【解析】
AB、因为基态的氢原子能量为-13.6eV ,则基态氢原子发生电离,吸收的能量需大于等于13.6eV，故A正确;B错误；
CD. 一群处于n=4能级的氢原子跃迁到n=2的状态过程中，可能由n=4跃迁到n=2，也可能由n=4跃迁到n=3，在由n=3跃迁到n=2,所以可能辐射3种不同频率的光子，故C正确；
D错误；
故选AC
点睛：当原子吸收能量大于等于电离能时,则氢原子发生电离.能级跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差,不同的能级差,辐射的光子频率不一样的．
14．BCD
【解析】A、只有当入射光的频率大于极限频率时，才会发生光电效应，与光照强度太小无关，故A错误；
B、铀核（ U）衰变为铅核（Pb）的过程中，质量数少32，可知α衰变的次数为8次，经过8次α衰变电荷数少16，但是衰变的过程中电荷数少10，可知发生了6次β衰变，故B正确；
C、一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，任意两个能级间跃迁一次，共能辐射种不同频率的光子，故C正确；
D、该核剩下，说明正好经过两个半衰期时间，故该生物死亡时距今约2×5730年=11460年，故D正确；
故选BCD。