2020学年高中物理 氢原子光谱

2020学年高中物理 氢原子光谱

3　氢原子光谱 A 组 1.下列物质中产生线状谱的是(　　) A.炽热的钢水　　　　　B.发光的日光灯管 C.点燃的蜡烛 D.极光 解析:炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱,发光的日光灯管能产生水银蒸气的线 状谱,极光是宇宙射线激发的气体发光,能产生线状谱。选项 B、D 正确。 答案:BD 2.下列说法中正确的是(　　) A.炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱 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 解析:据连续谱的产生知选项 A 正确;由于吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对 应,所以选项 B 正确;气体 发光,若为高压气体则产生吸收光谱,若为稀薄气体则产 生线状谱,所以选项 C 错误;甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸 收光谱,所以选项 D 错误。 答案:AB 3.关于光谱,下列说法正确的是(　　) A.一切光源发出的光谱都是连续谱 B.一切光源发出的光谱都是线状谱 C.稀薄气体发出的光谱是线状谱 D.作光谱分析时,利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成 解析:不同光源发出的光谱有连续谱,也有线状谱,故 A、B 错误;稀薄气体发出的光 谱是线状谱,C 正确;只有应用线状谱才可以进行光谱分析,D 错误。 答案:C 4.有关原子光谱,下列说法正确的是(　　) A.原子光谱间接地反映了原子结构特征 B.氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的 C.太阳光谱是连续谱 D.鉴别物质的成分可以采用光谱分析 解析:不同的原子发出的谱线不相同,每一种原子都有自己的特征谱线,利用光谱分 析可以用来确定元素,所以原子光谱可以间接反映原子结构的特征,A、B、D 三项正 确。太阳光谱是不连续的,故 C 项不正确。 答案:ABD 5.根据光谱的 特征谱线,可以确定物质的化学组成和鉴别物质,以下说法正确的是 (　　) A.线状谱中的明线是特征谱线,吸收光谱中的暗线不是特征谱线 B.线状谱中的明线不是特征谱线,吸收光谱中的暗线是特征谱线 C.线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线 D.同一元素中的线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线是一一对应的 解析:线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线,并且一一对应,A、B 错 误,C、D 正确。 答案:CD 6.下列说法不正确的是(　　) A.巴耳末线系光谱线的条数只有 4 条 B.巴耳末线系光谱线有无数条 C.巴耳末线系中既有可见光,又有紫外光 D.巴耳末线系在可见光范围内只有 4 条 解析:巴耳末线系中的光谱线有无数条,但在可见光区域只有 4 条光谱线,其余都在 紫外光区域。 答案:A 7.关于光谱和光谱分析的下列说法正确的是(　　) A.日光灯产生的光谱是连续光谱 B.太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相对应的元素 C.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 D.连续光谱是不能用来做光谱分析的 解析:A 选项中日光灯产生的光谱是线状谱;B 选项中太阳光谱中的暗线说明太阳大 气层中含有与这些暗线相对应的元素;C 选项中因为月球不能自己发光,所以不能通 过光谱分析鉴别月球的物质成分;D 选项正确,因为只有线状谱和吸收光谱才能做光 谱分析。 答案:D 8.关于太阳光谱,下列说法正确的是(　　) A.太阳光谱是连续谱中出现几条暗线 B.太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产 生的 C.根据太阳光谱中的暗线,可以分析太阳的物质组成 D.根据太阳光谱中的暗线,可以分析地球大气层中含有哪些元素 解析:太阳是高温物体,它发出的白光包括一切波长的光,但在通过温度较低的太阳 大气层时,某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收,从而使我们 观察到的太阳光谱中有暗线存在,因此,选项 A、B正确。 分析太阳光谱可知太阳大气层的物质组成,而某种物质要观测到它的特征谱线, 要求它的温度不能太低,也不能太高。温度太高会直接发光,由于地球大气层的温度 很低,太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收,故选项 C、D 错误。 答案:AB B 组 1.氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为 E1,其次为 E2,则为(　　) A. B. C. D. 解析:由=R()得当 n=3 时,波长最长,=R(),当 n=4 时,波长次之,=R(),解得,由 E=h。 答案:A 2.如图甲所示是 a、b、c、d 四种元素的线状谱,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 解析:将 a、b、c、d 四种元素的线状谱与乙图中对照,没有的谱线即是该矿物质中 缺少的,可知矿物中缺少 b、d 元素,故选 B、D。 答案:BD 3.试计算氢原子光谱中莱曼系中的最长波和最短波的波长各是多少。 解析:根据莱曼系波长倒数公式 =R,n=2,3,4,… 可得 λ=,n=2,3,4,… 当 n=2 时波长最长,其值为 λ= m≈1.21×10-7 m。 当 n=∞时,波长最短,其值为 λ= m≈9.09×10-8 m。 答案:最长波长为 1.21×10-7 m,最短波长为 9.09×10-8 m 4.氢原子光谱除了巴耳末系外,还有莱曼系、帕邢系等,其中帕邢系的公式为 =R,n=4,5,6,…R=1.10×107 m-1。若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域,试求: (1)n=6 时,对应的波长; (2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少?n=6 时,传播频率为多大? 解析:(1)由帕邢系公式=R,当 n=6 时,λ=1.09×10-6 m。 (2)帕邢系形成的谱线在红外区域,而红外线属于电磁波,在真空中以光速传播, 故波速为光速 c=3×108 m/s,由 v==λν,得 ν= Hz=2.75×1014 Hz。 答案:(1)1.09×10-6 m (2)3×108 m/s　2.75×1014 Hz 5.处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光,称为 氢光谱。氢光谱线的波长 λ 可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示:=R,n、k 分别 表 示 氢 原 子 跃 迁 后 所 处 状 态 的 量 子 数 ,k=1,2,3,… 对 每 一 个 k, 有 n=k+1,k+2,k+3,…R 称为里德伯常量,是一个已知量。对于 k=1 的一系列谱线其波 长处在紫外光区,称为莱曼系;k=2 的一系列谱线其波长处在可见光区,称为巴耳末 系。用氢原子发出的光照射某种金 属进行光电效应实验,当用莱曼系波长最长的光 照射时,遏止电压的大小为 U1;当用巴耳末系波长最短的光照射时,遏止电压的大小 为 U2。已知电子电荷量的大小为 e,真空中的光速为 c,试求:普朗克常量和该种金属 的逸出功。 解析:设金属的逸出功为 W,光电效应所产生的光电子最大初动能为 Ekm。 由动能定理知 Ekm=eU 对于莱曼系,当 n=2 时对应的光波长最长,设为 λ1, 由题中所给公式有=RR 波长 λ1 对应的光的频率 ν1=Rc 对于巴耳末系,当 n→∞时对应的光波长最短,设为 λ2,由题中所给公式有 =RR 波长为 λ2 的光对应的频率 ν2=Rc 根据爱因斯坦的光电效应方程 Ekm=hν-W 知: Ekm1=hν1-W,Ekm2=hν2-W 又 Ekm1=eU1,Ekm2=eU2 可解得 h=,W=。 答案:h=　W=