2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)3氫原子光譜課時作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGE4-氫原子光譜(25分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題，每題5分，共20分)1.關(guān)于原子光譜，下列說法錯誤的是 ()A.原子光譜是不連續(xù)的B.由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C.各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D.分析物質(zhì)發(fā)光的光譜可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素【解析】選B。原子光譜為線狀譜，A正確；各種原子都有自己的特征譜線，故B錯誤、C正確；依據(jù)各種原子的特征譜線進(jìn)行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成，D正確。2.對于巴耳末公式，下列說法正確的是 ()A.全部氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應(yīng)B.巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光的可見光部分的光的波長C.巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光的一組譜線的波長，其中既有可見光，又有紫外光D.巴耳末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長【解析】選C。巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中一組譜線的波長，不能描述氫原子發(fā)出的各種波長，也不能描述其他原子的發(fā)光，故A、D錯誤；巴耳末公式是由當(dāng)時已知的可見光中的部分譜線總結(jié)出來的，但它既適用于可見光也適用于紫外光，故B錯誤，C正確。3.如圖甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以確定該礦物中缺少的元素為()A.a元素B.b元素C.c元素D.d元素【解析】選B。由礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進(jìn)行比照，b元素的譜線在該線狀譜中不存在，故B正確。與幾個元素的特征譜線不對應(yīng)的線說明該礦物中還有其他元素。4.原子光譜是線狀光譜，是由不連續(xù)的譜線組成的，這表明()A.在原子中只有某些電子能夠躍遷產(chǎn)生光譜B.原子中的電子可以處于某些特定的能量狀態(tài)，即電子的能量是量子化的C.原子放射的光是單色光D.白光可以由多種單色光組成【解析】選B。原子光譜是線狀光譜，也就是由具有特定頻率的光形成的譜線，故C項(xiàng)錯誤。原子光譜之所以產(chǎn)生這種特定的譜線，是由于電子的能量是量子化的，電子躍遷的始態(tài)和終態(tài)的能量差也是量子化的，B正確。原子光譜并不能表明原子中哪些電子躍遷，也不能說明白光由單色光組成，A、D錯誤。二、計(jì)算題(12分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)5.在可見光范圍內(nèi)，氫原子光譜中波長最長的2條譜線所對應(yīng)的基數(shù)分別為n1、n2。(1)它們的波長各是多少？(2)其中波長最長的光對應(yīng)的光子能量是多少？【解析】(1)譜線對應(yīng)的n越小，波長越長，故氫原子光譜中波長最長的2條譜線所對應(yīng)的基數(shù)分別為n1=3，n2=4。當(dāng)n1=3時，=1.10×107×(-)m-1解得λ1=6.5×10-7m當(dāng)n2=4時，=1.10×107×(-)m-1解得λ2=4.8×10-7m(2)n=3時，對應(yīng)著氫原子巴耳末系中波長最長的光，因此ε=hν=h=J=3.06×10-19J。答案：(1)6.5×10-7m4.8×10(2)3.06×10-19J【實(shí)力挑戰(zhàn)區(qū)】6.(8分)氫原子光譜的巴耳末系中波長最長的光波的光子能量為E1，其次為E2，則為多少？【解析】由=R(-)得：當(dāng)n=3時，波長最長，=R(-)，當(dāng)n=4時，波長次之，=R(-)，解得：=，由E=h得：==。答案：7.(10分)處在激發(fā)態(tài)的氫原子向能量較低的狀態(tài)躍遷時發(fā)出一系列不同頻率的光，稱為氫原子光譜。氫原子光譜譜線對應(yīng)的波長λ可以用廣義的巴耳末公式表示：=R(-)，n、m分別表示氫原子躍遷前、后所處狀態(tài)的量子數(shù)，m=1，2，3，…，對每一個m，有n=m+1，m+2，m+3，…，R稱為里德伯常量，是一個已知量。對于m=1的一系列譜線，其波特長在紫外光區(qū)，稱為賴曼系；m=2的一系列譜線，其波特長在可見光區(qū)，稱為巴耳末系。用氫原子發(fā)出的光照耀某種金屬進(jìn)行光電效應(yīng)試驗(yàn)，當(dāng)用賴曼系波長最長的光照耀時，遏止電壓的大小為U1；當(dāng)用巴耳末系波長最短的光照耀時，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?！窘馕觥吭O(shè)該金屬的逸出功為W0，光電效應(yīng)所產(chǎn)生的光電子最大初動能為Ek，由動能定理知：Ek=eU，對于賴曼系，當(dāng)n=2時，對應(yīng)的光波長最長，設(shè)為λ1，由題中所給公式有：=R(-)=R波長為λ1的光對應(yīng)的頻率ν1==Rc對于巴耳末系，當(dāng)n→∞時對應(yīng)的光波長最短，設(shè)為λ2，由題中所給公式有：=R(-0