高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第3节 光谱与氢原子光谱课时练习

4.3光谱与氢原子光谱基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．以下说法中不正确的是（    ）

A．核反应方程：中的“”为中子

B．在光电效应中，饱和电流的大小与入射光的频率有关，与入射光的强度无关

C．释放核能时必伴随质量亏损，因为质量和能量有对应关系

D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征

2．已知氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，3，4...巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，得到巴尔末公式，4，5，式中R叫做里德伯常量。则里德伯常量R可以表示为（　　）

A． B． C． D．

3．2020年12月我国科学家潘建伟等在量子计算领域取得了重大成果，构建76个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需200秒，而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。有关量子的相关知识，下列说法正确的是（　　）

A．玻尔提出氢原子的电子轨道是任意的

B．原子发光的光谱是一系列不连续亮线组成的线状光谱

C．普朗克提出物体所带的电荷量是量子化的，首次提出了能量子的概念

D．爱因斯坦最早认识到能量子的意义，提出光子说，并测量金属的截止电压Uc与入射光的频率算出普朗克常量h

4．下列说法正确的是（　　）

A．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长方向移动

B．太阳光谱是吸收光谱，分析太阳光谱能推知地球大气层所含有的元素成分

C．贝可勒尔首先发现天然放射现象，揭示了原子内部还有复杂结构

D．核力是强相互作用，是短程力

5．近代物理取得了非常辉煌的成就，下列关于近代物理的说法正确的是（　　）

A．用同频率的光照射不同的的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W就越大

B．137Cs是核泄漏时对人体产生有害辐射的的重要污染物，其核反应方程式其中X为电子

C．一个氢原子处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子

D．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越不稳定

6．从氢气放电管可以获得氢原子的光谱，1885年，巴尔末发现这些谱线能够用一个公式表示，即：，其中n = 3，4，5，…，R = 1.10 × 107 m−1，这个公式称为巴尔末公式。如图所示为氢原子光谱中的三条谱线，下列对这三条谱线的描述正确的是（　　）

A．Hα谱线光子能量最大

B．Hβ谱线是电子由激发态向基态跃迁时发出的

C．Hγ谱线是电子在两个激发态间跃迁时发出的

D．每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于电子做圆周运动的频率

7．下列说法正确的是（　　）

A．发射光谱一定是连续谱

B．衰变为要经过4次衰变和6次衰变

C．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中，原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大

D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷

8．以下说法正确的是（　　）

A．太阳光谱是明线光谱

B．光的偏振现象说明光是纵波

C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点

D．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色，这是由于光的衍射造成的色散现象

9．关于光谱和光谱分析，以下说法正确的是（　　）

A．太阳光谱是连续谱，氢原子光谱是线状谱

B．光谱分析的优点是灵敏而且迅速

C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气从而取得吸收光谱进行分析

D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素

10．根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是（　　）

A．图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性

B．图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同

C．图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，最有可能使用的射线是β射线

D．图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象，由图可知中等大小的核的比结合能最大，即（核反应中）平均每个核子的质量亏损最小

11．波尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级如图所示，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有

A．电子的动能与势能均减小

B．氢原子跃迁时可发出连续光谱

C．能使金属钾（逸出功为2.25eV）发生光电效应的光谱线有4条

D．由n=4跃迁到n=1时发出光子的波长最长

12．有关氢原子光谱的说法中不正确的是（　　）

A．氢原子的发射光谱是连续光谱

B．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关

C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的

D．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光

13．下列说法中正确的有________

A．阴极射线是一种电磁辐射

B．所有原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的谱线一定不同

C．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的

D．古木的年代可以根据体内碳14放射性强度减小的情况进行推算

14．氢原子第n能级的能量为（n=1，2，3…），大量处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．氢原子的发射光谱为连续谱

B．会辐射出两种不同频率的光子

C．由n=2能级跃迁到n=1能级时产生的光子频率最小

D．辐射出的光子照射逸出功为4.54eV的金属钨，能使其发生光电效应的光子有两种

15．氢原子光谱的巴耳末公式是（n＝3，4，5……），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E2，则为（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程．请按要求回答下列问题．卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献．请选择其中的两位，指出他们的主要成绩．

（1）___________________________________________________

（2）___________________________________________________

17．利用①白炽灯②蜡烛③霓虹灯④在酒精火焰中烧钠或钾的盐所产生的光谱中，能产生连续光谱的有______，能产生明线光谱的有______．

18．氢原子光谱的实验规律

（1）许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索_______的一条重要途径。

（2）氢原子光谱的实验规律满足

巴耳末公式：（n=3，4，5，…）

式中R为______，R∞=1.10×107 m-1，n取整数。

（3）巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的_____光谱的特征。

19．光谱

（1）定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按波长（频率）展开，获得____（频率）和____分布的记录。

（2）分类

a.线状谱：光谱是一条条的____。

b.连续谱：光谱是_____的光带。

（3）特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是____，说明原子只发出几种_________的光，不同原子的亮线______，说明不同原子的______不一样，光谱中的亮线称为原子的_____。

（4）应用：利用原子的______，可以鉴别物质和确定物质的______，这种方法称为_____，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13 kg时就可以被检测到。

三、综合题（共4题）

20．在巴耳末系中波长最长的光子能量约为多少？

21．包含各种波长的复合光，被原子吸收了某些波长的光子后，连续光谱中这些波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱叫作吸收光谱。请用玻尔理论解释：为什么各种原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应？

22．在氢原子光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用莱曼系的公式，n＝2，3，4……，其中，计算紫外线的最长波和最短波的波长。

23．研究表明，用具有一定能量的电子轰击处于基态的氢原子，当电子能量大于等于氢原子的能级差时，氢原子就会发生跃迁，剩余能量仍保留为电子的动能。如图所示，甲为氢原子的能级图，乙为研究光电效应的实验电路图，用一束能量为的电子束轰击一群处于基态的氢原子，被激发后的氢原子不稳定，向低能级跃迁，辐射出的光子照射到用钨做成极的光电管上，已知金属钨的逸出是，电子的电荷量为。

（1）处于激发态的氢原子能辐射出几种光子；

（2）当电流表的示数为时，求内到达阳极的光电子数；

（3）当电压表示数为多大时，微安表的示数刚好为零。

参考答案

1．B

2．A

3．B

4．D

5．B

6．C

7．D

8．C

9．B

10．B

11．C

12．A

13．B

14．D

15．A

16．卢瑟福提出了原子的核式结构模型（或其他成就）    玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱（或其他成就）   

17．①和②    ③和④   

18．原子结构    里德伯常量    线状   

19．波长    强度    亮线    连在一起    线状谱    特定频率    位置不同    发光频率    特征谱线    特征谱线    组成成分    光谱分析   

20．

21．

各种波长的复色光通过某些物质量，原子吸收了跟它的原子谱线波长相同的那些光子，使连续的复色光谱背景上出现暗线。由于原子只能吸收能大小满足两个能级差的光子，从低能态E1跃迁到高能态E2，在复色光谱中形成一条暗线，这条暗线刚好与E2跃迁到E1发出的光子的明线相对应。因此，各种原子吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子发射光谱中的一条亮线相对应。

22．1.22×10－7 m；9.12×10－8 m

23．（1）6；（2）个；（3）8.21V