2024-2025學(xué)年高中物理第18章原子結(jié)構(gòu)第3節(jié)氫原子光譜練習(xí)含解析新人教版選修3-5

PAGE4-氫原子光譜基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說初步建立了原子核結(jié)構(gòu)的正確圖景，解決的問題有(A)A．說明了α粒子散射現(xiàn)象B．原子中存在電子C．結(jié)合經(jīng)典電磁理論說明原子的穩(wěn)定性D．結(jié)合經(jīng)典電磁理論說明氫光譜解析：通過α粒子散射試驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，而經(jīng)典電磁理論并不能說明原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。2．下列關(guān)于光譜的說法正確的是(C)A．月光是連續(xù)光譜B．日光燈產(chǎn)生的光譜是連續(xù)光譜C．酒精燈中燃燒的鈉蒸氣所產(chǎn)生的光譜是線狀譜D．白光通過溫度較低的鈉蒸氣，所產(chǎn)生的光譜是線狀譜解析：月光是反射的太陽(yáng)光，是汲取光譜，故選項(xiàng)A錯(cuò)。日光燈是低壓蒸氣發(fā)光，所以產(chǎn)生的是線光譜，故選項(xiàng)B錯(cuò)。酒精燈中燃燒的鈉蒸氣屬于低壓氣體發(fā)光產(chǎn)生線狀譜，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)。3．巴耳末通過對(duì)氫光譜的探討總結(jié)出巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5…)，對(duì)此，下列說法正確的是(C)A．巴耳末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性C．巴耳末依據(jù)氫光譜的分析總結(jié)出巴耳末公式D．巴耳末公式精確反映了氫原子發(fā)光的分立性，其波長(zhǎng)的分立值并不是人為規(guī)定的解析：巴耳末公式是依據(jù)對(duì)氫光譜的分析得出的，而不是依據(jù)核式結(jié)構(gòu)總結(jié)出的，A錯(cuò)、C對(duì)；巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中的一個(gè)線系波長(zhǎng)，不能描述氫原子發(fā)出的各種光的波長(zhǎng)，此公式反映出氫原子發(fā)光是不連續(xù)的，B、D錯(cuò)。4．關(guān)于經(jīng)典電磁理論與氫原子光譜之間的關(guān)系，下列說法正確的是(BC)A．經(jīng)典電磁理論很簡(jiǎn)單說明原子的穩(wěn)定性B．依據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷釋放能量，最終被吸附到原子核上C．依據(jù)經(jīng)典電磁理論，原子光譜應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的D．氫原子光譜徹底否定了經(jīng)典電磁理論解析：依據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷釋放能量最終被吸附到原子核上，原子不應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定的，并且放射的光譜應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的。氫原子光譜并沒有完全否定經(jīng)典電磁理論，是引入新的觀念了。故正確答案為B、C。5．關(guān)于太陽(yáng)光譜，下列說法正確的是(BC)A．太陽(yáng)光譜為連續(xù)譜B．太陽(yáng)光譜為汲取光譜C．探討太陽(yáng)光譜，可以了解太陽(yáng)大氣層的物質(zhì)成分D．探討太陽(yáng)光譜，可以了解地球大氣層的物質(zhì)成分解析：弄清太陽(yáng)光譜的成因。太陽(yáng)光譜是汲取光譜，是通過太陽(yáng)大氣層后，被太陽(yáng)大氣層中物質(zhì)汲取后形成的光譜。而汲取光譜的譜線與這種元素的線狀譜是對(duì)應(yīng)的，因此分析汲取光譜，也可了解物質(zhì)的組成，故B、C正確。二、非選擇題6．利用①白熾燈②蠟燭③霓虹燈④在酒精火焰中燒鈉和鉀的鹽所產(chǎn)生的光譜中，能產(chǎn)生連續(xù)光譜的有__①和②__，能產(chǎn)生明線光譜的有__③和④__。解析：白熾燈是炙熱物體，是連續(xù)光譜，蠟燭是化學(xué)反應(yīng)燃燒發(fā)光也是連續(xù)光譜；霓虹燈是淡薄氣體發(fā)光，是明線光譜；在酒精火焰上燒鈉或鉀的鹽，會(huì)使鈉或鉀的鹽分解為鈉離子或鉀離子，即使鈉或鉀處于電離態(tài)，當(dāng)它們向基態(tài)躍遷時(shí)，會(huì)放出光子形成鈉或鉀的特征譜線，形成明線光譜，所以題中①和②屬于連續(xù)光譜，③和④屬于明線光譜。7．在可見光范圍內(nèi)波長(zhǎng)最長(zhǎng)的2條譜線所對(duì)應(yīng)的n和它們的波長(zhǎng)各是多少？氫原子光譜有什么特點(diǎn)？答案：n＝3時(shí)，λ＝6.5×10－7m，n＝4時(shí)，λ＝4.8×10－7m解析：據(jù)公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))n＝3,4,5，……當(dāng)n＝3時(shí)，波長(zhǎng)λ最大，其次是n＝4時(shí)，當(dāng)n＝3時(shí)，eq\f(1,λ1)＝1.10×107×(eq\f(1,4)－eq\f(1,9))解得λ1＝6.5×10－7m當(dāng)n＝4時(shí)，eq\f(1,λ2)＝1.10×107×(eq\f(1,4)－eq\f(1,16))解得λ2＝4.8×10－7m氫原子光譜是由一系列不連續(xù)的譜線組成的線狀譜。實(shí)力提升一、選擇題(1、2題為單選題，3～5題為多選題)1．關(guān)于原子的特征譜線，下列說法不正確的是(D)A．不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線B．原子的特征譜線可能是由于原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子而形成的C．可以用特征譜線進(jìn)行光譜分析來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分D．原子的特征譜線是原子具有核式結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)解析：不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線，故不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線，選項(xiàng)A正確；原子的特征譜線可能是由于原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子而形成的，故選項(xiàng)B正確；每種原子都有自己的特征譜線，可以用特征譜線進(jìn)行光譜分析來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，故選項(xiàng)C正確；α粒子散射試驗(yàn)是原子具有核式結(jié)構(gòu)的有力證據(jù)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．對(duì)原子光譜，下列說法不正確的是(B)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：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(cuò)誤，C正確；對(duì)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。3．(2024·河南省周口月考)下列對(duì)氫原子光譜試驗(yàn)規(guī)律的相識(shí)中，正確的是(AB)A．雖然氫原子核外只有一個(gè)電子，但氫原子也能產(chǎn)生多種波長(zhǎng)的光B．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長(zhǎng)不連續(xù)的譜線C．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線D．氫原子產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)大小與氫原子放電管放電強(qiáng)弱有關(guān)解析：氫原子光譜是線狀譜，波長(zhǎng)是一系列不連續(xù)的、分立的特征譜線，并不是只含有一種波長(zhǎng)的光，不是亮度不連續(xù)的譜線，選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；氫原子光譜是氫原子的特征譜線，只要是氫原子發(fā)出的光，光譜就相同，與放電管的放電強(qiáng)弱無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4．通過光柵或棱鏡獲得物質(zhì)發(fā)光的光譜(ACD)A．按光的頻率依次排列 B．按光子的質(zhì)量大小排列C．按光的速度大小排列 D．按光子的能量大小排列解析：光譜是將光按波長(zhǎng)綻開的，而波長(zhǎng)與頻率相對(duì)應(yīng)，故A正確；光子沒有質(zhì)量，各種色光在真空中傳播速度相同，在介質(zhì)中傳播速度不同，B錯(cuò)誤，C正確；由愛因斯坦的光子說可知光子能量與光子頻率相對(duì)應(yīng)，D正確。5．(2024·湖南岳陽(yáng)模擬)關(guān)于巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5，…)，理解正確的是(BC)A．式中n只能取整數(shù)，R稱為巴耳末常量B．巴耳末系的4條譜線位于可見光區(qū)C．在巴耳末系中n值越大，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ越短D．巴耳末系的4條譜線是氫原子從n＝2的能級(jí)向n＝3、4、5、6能級(jí)躍遷時(shí)輻射產(chǎn)生的解析：巴耳末公式中n為量子數(shù)，不行以取隨意值，只能取整數(shù)，且n≥3，式中R叫做里德伯常量，故A錯(cuò)誤；巴耳末系的4條譜線位于可見光區(qū)，故B正確；依據(jù)巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))，可知n值越大，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ越短，故C正確；公式只適用于氫原子從n≥3的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜，故D錯(cuò)誤。二、非選擇題6．如圖所示的分光鏡是用來視察光譜的儀器，現(xiàn)有紅、綠、紫三種單色光組成的復(fù)色光由小孔S進(jìn)入平行光管，那么在光屏MN上的P處是__紅__光，Q處是__綠__光、R處是__紫__光。解析：分光鏡是依據(jù)光的色散現(xiàn)象制成的。復(fù)色光通過三棱鏡后，其偏折角不同，頻率大的色光，偏折角大，故紫光的偏折角最大，而紅光最小。7．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)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，n＝4,5,6……，R＝1.10×107m－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(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)？(2)帕邢系形成的譜線在真空中的波速為多少？n＝6時(shí)，傳播頻率為多大？答案：(1)1.09×10－6m(2)3×108m/s2.75×1014Hz解析：(1)由帕邢系公式eq\f(