高中物理人教版5第十八章原子結構3氫原子光譜

課時作業(yè)12氫原子光譜1．關于光譜，下列說法正確的是()A．熾熱的液體發(fā)射連續(xù)譜B．發(fā)射光譜一定是連續(xù)譜C．線狀譜和吸收光譜都可以對物質成分進行分析D．霓虹燈發(fā)光形成的光譜是線狀譜解析：由光譜的概念和分類知A、D選項正確，而B選項錯誤。由光譜分析的原理知C選項正確。答案：A、C、D2．對于光譜，下面的說法中正確的是()A．大量原子發(fā)生的光譜是連續(xù)譜，少量原子發(fā)出的光譜是線狀譜B．線狀譜是由不連續(xù)的若干波長的光所組成C．太陽光譜是連續(xù)譜D．太陽光譜是線狀譜解析：原子光譜體現(xiàn)原子的特征，是線狀譜，同一種原子無論多少發(fā)光特征都相同，即形成的線狀譜都一樣，故A錯。B項是線狀譜的特征，正確。太陽光周圍的元素的低溫蒸氣吸收了相應頻率的光，故太陽光譜是吸收光譜，故C、D錯。答案：B3．關于線狀譜，下列說法中正確的是()A．每種原子處在不同溫度下發(fā)光的線狀譜不同B．每種原子處在不同的物質中的線狀譜不同C．每種原子在任何條件下發(fā)光的線狀譜都相同D．兩種不同的原子發(fā)光的線狀譜可能相同解析：每種原子都有自己的結構，只能發(fā)出由內部結構決定的自己的特征譜線，不會因溫度、物質不同而改變，C正確。答案：C4．關于光譜分析，下列說法中不正確的是()A．進行光譜分析，既可以利用連續(xù)譜，也可以利用線狀譜B．進行光譜分析，必須利用線狀譜或吸收光譜C．利用光譜分析可以鑒別物質和確定物質的組成成分D．利用光譜分析可以深入了解原子的內部結構解析：進行光譜分析，必須利用線狀譜或吸收光譜，它們能夠反映原子的特征，A錯誤，B正確；利用光譜分析可以確定物質中含有哪些元素，C正確；光是由原子內部電子的運動產(chǎn)生的，利用光譜分析可以確定電子的運動情況，即原子的內部結構，D正確。答案：A5．要得到鈉元素的特征譜線，下列做法正確的是()A．使固體鈉在空氣中燃燒B．將固體鈉高溫加熱成稀薄鈉蒸汽C．使熾熱固體發(fā)出的白光通過低溫鈉蒸汽D．使熾熱固體發(fā)出的白光通過高溫鈉蒸汽解析：熾熱固體發(fā)出的是連續(xù)譜，燃燒固體鈉不能得到特征譜線，A錯誤；稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生線狀譜，B正確；強烈的白光通過低溫鈉蒸汽時，某些波長的光被吸收產(chǎn)生鈉的吸收光譜，C正確，D錯誤。答案：B、C6．關于光譜和光譜分析，下列說法中正確的是()A．光譜包括連續(xù)譜和線狀譜B．太陽光譜是連續(xù)譜，氫光譜是線狀譜C．線狀譜和吸收光譜都可用作光譜分析D．光譜分析幫助人們發(fā)現(xiàn)了許多新元素解析：由光譜的概念和產(chǎn)生知A選項正確。太陽光譜是吸收光譜，則B選項錯誤。由光譜分析原理和應用知C、D選項正確。答案：A、C、D7．關于物質的吸收光譜和明線光譜之間的關系，下列說法中正確的是()A．吸收光譜和明線光譜的產(chǎn)生方法不同，它們的譜線互不相關B．同種物質吸收光譜中的暗線跟它明線光譜中的明線相對應C．明線光譜與吸收光譜都是原子光譜，它們的特征譜線相對應D．明線光譜與吸收光譜都可以用于光譜分析，以鑒別物質和確定化學組成解析：明線光譜與吸收光譜都是原子的特征譜線，但是明線光譜叫原子光譜，吸收光譜不是原子光譜。答案：B、D8．以下說法正確的是()A．進行光譜分析可以用連續(xù)光譜，也可以用吸收光譜B．光譜分析的優(yōu)點是非常靈敏而且迅速C．分析某種物質的化學組成可以使這種物質發(fā)出的白光通過另一種物質的低溫蒸氣取得吸收光譜進行分析D．攝下月球的光譜可以分析出月球上有哪些元素解析：進行光譜分析不能用連續(xù)光譜，只能用明線光譜或吸收光譜；光譜分析的優(yōu)點是靈敏而迅速；分析某種物質的組成，可用白光照射其低溫蒸氣產(chǎn)生的吸收光譜進行；月球不能發(fā)光，它只能反射太陽光，故其光譜是太陽光譜，不是月球的光譜，不能用來分析月球上的元素。答案：B9．下列說法中正確的是()A．熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)光譜B．各種原子的明線光譜中的明線和它吸收光譜中的暗線必定一一對應C．氣體發(fā)出的光只能產(chǎn)生明線光譜D．甲物質發(fā)出的白光通過乙物質的蒸氣形成的是甲物質的吸收光譜解析：對照連續(xù)光譜的特征和產(chǎn)生原理可知A選項正確；對于同一種元素的原子能級結構一定，因此它輻射或吸收的光的能量是一定的，因此B選項正確；高壓氣體發(fā)出的光是連續(xù)光譜，低壓稀薄氣體發(fā)出的光是明線光譜，因此C選項錯誤；甲物質發(fā)出的白光通過乙物質的蒸氣。其中有部分波長的光被乙物質的原子吸收，因此暗線是與乙物質的原子的能級差對應，所以這樣形成的吸收光譜是乙物質的吸收光譜，D選項錯誤。答案：A、B10．巴耳末系譜線波長滿足巴耳末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，式中n＝3,4,5，…在氫原子光譜可見光區(qū)，最長波長與最短波長之比為多少？解析：巴耳末系的前四條譜線在可見光區(qū)，n的取值分別為3、4、5、6。n越小，λ越大，故n＝3時波長最大，λmax＝eq\f(36,5R)；n＝6時波長最小，λmin＝eq\f(36,8R)，故eq\f(λmax,λmin)＝eq\f(8,5)。答案：eq\f(8,5)11．根據(jù)巴耳末公式，指出氫原子光譜中巴耳末系的最短波長和最長波長所對應的n值，并計算出這兩個波長。解析：在巴耳末線系中，當n＝∞時對應的波長最短，最短波長為λmin。eq\f(1,λmin)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－0))。解得λmin＝×10－7m＝nm。當n＝3時對應的波長最長，最長波長為λmax。eq\f(1,λmax)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))。解得λmax＝×10－7m＝答案：n＝∞，λmin＝nmn＝3，λmax＝nm12．氫原子光譜除了巴耳末系外，還有賴曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，式中n＝4,5，6，…R＝×107m－1。若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域，試求：(1)n＝6時，對應譜線的波長及其傳播頻率；(2)帕邢系形成的譜線在真空中的波速。解析：(1)將n＝6代入帕邢系公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，得λ＝eq\f(12,R)＝eq\f(12,×107)m≈×10－6m，譜線頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f×108,×10－6)Hz≈×1014Hz；(2)紅外線是電磁波，在真空中的波速等于光速c＝×108答案：(1)×10－6m×1014Hz(2)×1013．處在激發(fā)態(tài)的氫原子向能量較低的狀態(tài)躍遷時會發(fā)出一系列不同頻率的光，稱為氫光譜。氫光譜線的波長λ可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,k2)－\f(1,n2)))，n，k分別表示氫原子躍遷前后所處狀態(tài)的量子數(shù)，k＝1,2,3，…對每一個k，有n＝k＋1，k＋2，k＋3，…R稱為里德伯常量，是一個已知量。對于k＝1的一系列譜線其波長處在紫外線區(qū)，稱為賴曼系；k＝2的一系列譜線其波長處在可見光區(qū)，稱為巴耳末系。用氫原子發(fā)出的光照射某種金屬進行光電效應實驗，當用賴曼系波長最長的光照射時，遏止電壓的大小為U1，當用巴耳末系波長最短的光照射時，遏止電壓的大小為U2，已知電子電荷量的大小為e，真空中的光速為c，試求：普朗克常量和該種金屬的逸出功。解析：設金屬的逸出功為W，光電效應所產(chǎn)生的光電子最大初動能Ekm。由動能定理知：Ekm＝eUe。對于賴曼系，當n＝2時對應的光波長最長，設為λ1。由題中所給公式有：eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,12)－\f(1,22)))＝eq\f(3,4)R。波長λ1對應的光的頻率ν1＝eq\f(c,λ1)＝eq\f(3,4)Rc。對于巴耳末線系，當n＝∞時對應的光波長最短，設為λ2，由題中所給公式有：eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－0))＝eq\f(1,4)R。波長λ2的光對應的頻率ν2＝