惠阳区第三中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：3.3氢原子光谱 课时练（含解析）

3.3氢原子光谱
1．下列说法正确的是
A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
B．各种原子的线状谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应
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乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱
2．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亮度不连续的谱线
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
3．巴耳末对当时已知的、在可见光区的氢原子光谱的四条谱线进行了分析，发现这些谱线的波长满足公式，式中.原子光谱可见光区，最长波长与最短波长之比为
A． B． C． D．
4．根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为：（????? ）
A．13．6eV B．3．4eV C．12．75eV D．12．09eV
5．对于光谱，下列说法正确的是(　　)
A．大量原子发生的光谱是连续谱，少量原子发光的光谱是线状谱
B．线状谱是由不连续的若干波长的光所组成
C．太阳光谱是连续谱
D．太阳光谱是吸收光谱
6．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是（ ）
A．光谱包括连续谱和线状谱
B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱
C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析
D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素
7．如图甲所示是a，b，c，d四种元素线状谱，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
8．如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是(　　)
A．λ1<λ3 B．λ3<λ2
C．λ3>λ2 D．
9．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说明正确的是(　　)
A．电子旋转半径减小
B．氢原子能量增大
C．氢原子电势能增大
D．核外电子速率增大
10．如图为氢原子的能级图，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，并用产生的光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则，

A．发出的光子最多有4种频率
B．发出的光子最多有6种频率
C．产生的光电子最大初动能可达10eV
D．加在该光电管上的遏止电压应为10V
11．氢原子从第3能级跃迁到第2能级时辐射出的光子的波长是_______nm，这种光子属于_________光。（已知氢原子的基态能级为-13.6eV）
12．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，量子数为n的激发态的能量为，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的频率为______．电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为_______（普朗克常量为h）．
13．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所对应的，并计算其波长。
14．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？
参考答案
1．A
【解析】
AB.吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，都是特征谱线，但通常吸收光谱中的暗线要比线状光谱中的明线少，故A正确，B错误；
C.气体发光，若为高压气体则产生连续谱，若为稀薄气体则产生线状谱，故C错误；
D.甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，故D错误。
2．B
【解析】
氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B对，A、C错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错。
3．D
【解析】
能够引起人的视觉的可见光波长范围约为，根据巴耳末公式计算可知，巴耳未系的四条谱线在可见光区，n的取值分别为3，4，5，6，n越小，越大，
故时波长最长，
；
时波长最短，
，
故：
，
A. 。故A错误；
B. 。故B错误；
C. 。故C错误；
D. 。故D正确。
4．C
【解析】
【分析】
根据氢原子只发出6种不同频率的色光，根据公式确定单色光照射大量处于基态的氢原子使它跃迁到哪一个激发态，从而根据能极差求出照射光子的能量；
【详解】
由题意应该有，得，即能发出6种频率光的一定是能级，
则照射氢原子的单色光的光子能量为：，故C正确，ABD错误。
【点睛】
明确原子吸收光子是量子化的，会求能级差是求这类问题的基础，解决本题的关键知道能级间发生跃迁时吸收的能量必须等于能极差，否则能量不能被吸收。
5．BD
【解析】
A、所有的原子光谱都是线状谱，A错误
B、线状谱是由不连续的亮线 组成，不同原子具有不同的特征谱线，B正确；
C、 D、太阳光谱是吸收光谱，C错误；D正确；
故选BD．
6．ACD
【解析】
【详解】
A．光谱包括连续谱和线状谱，故A正确；
B．太阳光谱是吸收光谱，氢光谱是线状谱，故B错误；
C．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。均能对物质进行分析，故C正确；
D．光谱分析可以发现新元素和鉴定物质成分，故D正确。
故选ACD。
7．BD
【解析】
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．由乙图可知，此光谱是由a与c元素线状谱叠加而成的，因此通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是b、d元素，故BD正确，AC错误；故选BD．
8．AB
【解析】
【详解】
已知从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为：
即：
又：
即：
则：
.
AB.由上分析可知，AB正确；
CD.由上分析可知，CD错误。
9．AD
【解析】
【详解】
氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据：
得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功，则氢原子电势能减小。
AD.由上分析可知，AD正确；
BC.由上分析可知，BC错误．
10．BCD
【解析】
【详解】
AB．根据知，大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子，故A错误，B正确；
C．能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足：hγ=Em-En，所以频率最大的光子能量为：
E=E4-E1=-0.85+13.60eV=12.75eV
若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则光电子的最大初动能为：
12.75eV-2.75eV=10eV
故C正确；
D．光电子的最大初动能为10eV，所以加在该光电管上的遏止电压为 10V，故D正确。
11．658红
【解析】
据求出第3能级和第2能级能量，通过求出辐射光子的波长．
【详解】
根据得第3能级和第2能级能量分别是-1.51eV，-3.4eV．氢原子从第3能级跃迁到第2能级时，根据得，这种光子属红光．
12．
【解析】根据可知光子频率越大，光子能量越大，所以从n=4跃迁到n=1发出的光子的频率最大，最大为；基态的能量为，故可得，解得．
13．当时，波长最长为6.55×10－7m；当时，波长最短为3.64×10－7m
【解析】
【详解】
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，
解得。
当n=∞时，波长最短，
14．（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。