高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 3 氫原子光譜學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 新人教選修3-5

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氫原子光譜 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．白光通過(guò)棱鏡后在屏上會(huì)形成按紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫排列的連續(xù)譜線，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．棱鏡使光譜加了顏色 B．白光是由各種顏色的光組成的 C．棱鏡對(duì)各種顏色光的偏折不同 D．發(fā)光物質(zhì)發(fā)出了在可見(jiàn)光區(qū)的各種頻率的光 E．白光通過(guò)棱鏡時(shí)，各種色光的頻率發(fā)生了變化 【解析】　白光通過(guò)棱鏡使各種顏色的光落在屏上的不同位置，說(shuō)明棱鏡對(duì)各種顏色的光偏折不同，形成的連續(xù)光譜按波長(zhǎng)(或頻率)排列，即白光是包括各種頻率的光，光的顏色是由波長(zhǎng)(或頻率)決定，并非棱鏡增加了顏色，B、C、D正確，A錯(cuò)誤．光在傳播過(guò)程中頻率是不變的，D錯(cuò)誤． 【答案】　BCD 2．下列說(shuō)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(duì)應(yīng) C．氣體發(fā)出的光只能產(chǎn)生明線光譜 D．在一定條件下氣體也可以產(chǎn)生連續(xù)光譜 E．甲物體發(fā)出的白光通過(guò)乙物質(zhì)的蒸氣形成了乙物質(zhì)的吸收光譜 【解析】　據(jù)連續(xù)光譜的產(chǎn)生知A正確；由于吸收光譜中的暗線和明線光譜中的明線相對(duì)應(yīng)，但通常吸收光譜中看到的暗線要比明線光譜中的明線少，所以B不對(duì)；氣體發(fā)光，若為高壓氣體則產(chǎn)生吸收光譜，若為稀薄氣體則產(chǎn)生明線光譜，所以C錯(cuò)誤，D正確；甲物體發(fā)出的白光通過(guò)乙物質(zhì)的蒸氣形成了乙物質(zhì)的吸收光譜，所以E正確． 【答案】　ADE 3．關(guān)于線狀譜，下列說(shuō)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(zhì)中的線狀譜相同 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 E．兩種不同原子發(fā)光的線狀譜不相同 【解析】　每種原子都有自己的結(jié)構(gòu)，只能發(fā)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的自己的特征譜線，不會(huì)因溫度、物質(zhì)不同而改變，B、C、E正確． 【答案】　BCE 4．下列關(guān)于巴耳末公式＝R的理解，正確的是(　　) A．此公式是巴耳末在研究氫原子光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的 B．公式中n可取任意值，故氫原子光譜是連續(xù)譜 C．公式中n只能取不小于3的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜 D．公式不但適用于氫原子光譜的分析，也適用于其他原子的光譜 E．公式只適用于氫原子光譜的分析 【解析】　此公式是巴耳末在研究氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的四條譜線中得到的，只適用于氫原子光譜的分析，A、E對(duì)，D錯(cuò)；公式中n只能取大于等于3的整數(shù)，λ不能連續(xù)取值．故氫原子光譜是線狀譜，B錯(cuò)，C對(duì)． 【答案】　ACE 5．關(guān)于經(jīng)典電磁理論與原子的核式結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．經(jīng)典電磁理論很容易解釋原子的穩(wěn)定性 B．經(jīng)典電磁理論無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性 C．根據(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，最后被吸附到原子核上 D．根據(jù)經(jīng)典電磁理論，原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的 E．原子的核式結(jié)構(gòu)模型徹底否定了經(jīng)典電磁理論 【解析】　根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，向外輻射電磁波，電子轉(zhuǎn)動(dòng)能量減少，軌道半徑不斷減小，運(yùn)動(dòng)頻率不斷改變，因此大量原子發(fā)光的光譜應(yīng)該是連續(xù)譜，最終電子落到原子核上，所以A錯(cuò)誤，B、C、D正確；經(jīng)典電磁理論不能解釋原子世界的現(xiàn)象，但可以很好地應(yīng)用于宏觀物體，所以E錯(cuò)誤． 【答案】　BCD 6．如圖1832甲所示是a、b、c、d四種元素的線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過(guò)光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是________元素． 圖1832 【解析】　將a、b、c、d四種元素的線狀譜與乙圖對(duì)照，可知礦物中缺少b、d元素． 【答案】　b、d 7．同一元素的明線光譜的明線與吸收光譜的暗線是________. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390034】 【解析】　實(shí)驗(yàn)表明各種元素的吸收光譜中的每一條暗線都跟這種原子的明線光譜中的一條明線相對(duì)應(yīng)． 【答案】　相對(duì)應(yīng)的 8．氫原子光譜巴耳末系最短波長(zhǎng)與最長(zhǎng)波長(zhǎng)之比＝________. 【解析】　由巴耳末公式＝R(－)，n＝3,4,5，…得 當(dāng)n＝∞時(shí)，最小波長(zhǎng)＝R① 當(dāng)n＝3時(shí)， 最大波長(zhǎng)＝R(－)② 由①②得＝. 【答案】　 9．氫原子光譜在巴耳末系中最長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子能量是多少？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390035】 【解析】　當(dāng)n＝3時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，代入巴耳末公式有： ＝1.10107(－) 解之得λ1≈6.510－7 m 光子能量為ε1＝hν＝h＝ J＝3.0610－19 J. 【答案】　3.0610－19 J [能力提升] 10．氫原子光譜的巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光波的光子能量為E1，其次為E2，則＝________. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390036】 【解析】　由＝R(－)得：當(dāng)n＝3時(shí)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，＝R(－)，當(dāng)n＝4時(shí)，波長(zhǎng)次之，＝R(－)，解得＝，由E＝h得：＝＝. 【答案】　 11．在氫原子光譜的紫外區(qū)的譜線系中有多條譜線，試?yán)萌R曼系的公式＝R(－)，n＝2,3,4，…，計(jì)算紫外線的最長(zhǎng)波和最短波的波長(zhǎng)． 【解析】　根據(jù)萊曼系波長(zhǎng)倒數(shù)公式： ＝R，n＝2,3,4，… 可得λ＝，n＝2,3,4，… 當(dāng)n＝2時(shí)波長(zhǎng)最長(zhǎng)，其值為 λ＝＝＝m ＝1.2210－7 m. 當(dāng)n＝∞時(shí)，波長(zhǎng)最短，其值為 λ＝＝＝ m ＝9.1210－8 m. 【答案】　1.2210－7 m　9.1210－8 m 12．氫原子光譜除了巴耳末系外，還有萊曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為＝R(－)，n＝4,5,6，…，R＝1.10107 m－1.若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域，試求： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390037】 (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？ 【解析】　(1)帕邢系公式＝R(－)，當(dāng)n＝6時(shí)，得λ＝1.0910－6 m. (2)帕邢系形成的譜線在紅外線區(qū)域，而紅外線屬于電磁波，在真空中以光速傳播，故波速為光速c＝3108 m/s，由v＝＝λν，得ν＝＝＝ Hz＝2.751014 Hz. 【答案】　(1)1.0910－6 m　(2)3108 m/s　2.751014 Hz