【导学练】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：4.3-4 课后素养落实10 光谱与氢原子光谱 玻尔原子模型习题

课后素养落实(十)(建议用时：40分钟)题组一光谱及氢原子光谱的规律1．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是()A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关B[氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B对，A、C错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错。]2．下列关于光谱的说法，正确的是()A．太阳光谱是连续谱B．日光灯产生的光谱是连续谱C．钠盐在酒精灯火焰上汽化后所产生的光谱是线状谱D．白光通过钠蒸气，所产生的光谱是线状谱C[太阳发出的白光本来是连续谱，但在穿过太阳表面温度比较低的太阳大气层时，被大气层内存在着的从太阳蒸发出来的多种元素的气体吸收，到达地球时形成吸收光谱，故A错误；日光灯是低压蒸气发光，所以产生的是线状谱，故B错误；钠盐在酒精灯火焰上汽化后产生线状谱，故C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是钠的吸收光谱，故D错误。]3．以下说法中正确的是()A．进行光谱分析，可以用连续光谱，也可以用吸收光谱B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速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B[进行光谱分析不能用连续光谱，只能用明线光谱或吸收光谱，A错误；光谱分析的优点是灵敏而且迅速，B正确；分析某种物质的化学组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行分析，通过另一种物质的低温蒸气只能取得另一种物质的吸收光谱，C错误；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其反射的光谱是太阳光谱，而不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素，D错误。]题型二玻尔原子理论的基本假设4．根据玻尔原子模型，氢原子中电子绕原子核运动的半径()A．可以取任意值B．可以在某一范围内取值C．可以取一系列不连续的任意值D．可以取一系列不连续的特定值D[根据玻尔提出的轨道量子化假设可知选项D正确。]5．关于玻尔理论的局限性，下列说法中正确的是()A．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的B．玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论C．玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃迁的概念D．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是使玻尔理论陷入局限性的根本原因B[玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，故A错误；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但是由于过多保留了经典粒子的观念，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，可见B正确，C、D错误。故选B。]题型三氢原子的能级结构和跃迁问题的理解6．下列关于氢原子光谱和能级的说法正确的是()A．氢原子光谱中的亮线是由于氢原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的B．氢原子光谱不是连续的，是一些分立的亮线，说明了氢原子能量是连续的C．原子能量越高原子越稳定D．原子从高能态向低能态跃迁会吸收光子，光子能量等于两个能级之差A[氢原子光谱中的亮线，是明线光谱，它是由于氢原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的，故A正确；氢原子光谱不是连续的，是一些分立的亮线，说明了氢原子的能级是不连续的，而是分立的，故B错误；原子能量越低原子越稳定，在基态最稳定，故C错误；原子从高能态向低能态跃迁会放出光子，光子能量等于两个能级之差，故D错误。故选A。]7．根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A．若氢原子由能量为En的定态向低能级m跃迁，则氢原子要辐射的光子能量为hν＝En－EmB．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC．一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道直接跃迁到另一半径为rb的轨道，则此过程原子要辐射某一频率的光子D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁A[原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于两能级的能量差，故A正确；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错误；电子只有由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，才能辐射某一频率的光子，故C错误；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错误。]8．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()ABCDC[根据ΔE＝hν，ν＝eq\f(c,λ)，可知λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(hc,ΔE)，能级差越大，波长越小，所以a的波长最小，b的波长最大，C正确。]9．氢原子光谱在巴耳末系中最长波长的光子能量是多少？[解析]当n＝3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有eq\f(1,λ1)＝1.10×107×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))解之得λ1≈6.5×10－7m光子能量为ε1＝hν＝heq\f(c,λ1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,6.5×10－7)J＝3.06×10－19J。[答案]3.06×10－19J10．(多选)氢原子能级图如图所示，a、b、c分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，若a光恰能使某金属发生光电效应，则()A．λa＝λb＋λcB．eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)C．Eb＝Ea＋EcD．c光也能使该金属发生光电效应BC[Ea＝E2－E1，Eb＝E3－E1，Ec＝E3－E2，故Eb＝Ea＋Ec，C正确；又因为E＝hν＝heq\f(c,λ)，故eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)，A错误，B正确；a光恰能使某金属发生光电效应，而Ea>Ec，D错误。]11．根据玻尔理论，下列说法正确的是()A．原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量B．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能的减少量等于动能的增加量C．氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大D．电子没有确定轨道，只存在电子云A[根据玻尔理论中的定态假设可知，原子处于定态时，不向外辐射能量，A正确；氢原子发生跃迁辐射光子，减少的电势能一部分转化为电子的动能，另一部分转化为光子能量辐射出去，B错误；氢原子只能吸收等于能级差的能量的光子，轨道半径也是一系列不连续的特定值，C、D错误。]12．已知氢原子的基态能量为－13.6eV，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10m，电子质量me＝9.1×10－31kg，电荷量为1.6×10－19C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和原子的电势能各为多大？[解析]氢原子能量E3＝eq\f(1,32)E1≈－1.51eV电子在第三轨道时半径为r3＝n2r1＝32r1＝9r1 ①电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供，所以eq\f(ke2,req\o\al(\s\up1(2),\s\do1(3)))＝eq\f(meveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(3)),r3) ②由①②可得电子动能为Ek3＝eq\f(1,2)meveq\o\al(\s\up11(2),\s\do4(3))＝eq\f(ke2,2×32r1)＝eq\f(9×109×（1.6×10－19）2,2×9×0.53×10－10×1.6×10－19)eV≈1.51eV由于E3＝Ek3＋Ep3，故原子的电势能为Ep3＝E3－Ek3＝－1.51eV－1.51eV＝－3.02eV。[答案]－1.51eV1.51eV－3.02eV13．将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。(1)若要使处于n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？(2)若用波长为200nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子质量me＝9.1×10－31kg)[解析](1)n＝2时，E2＝－eq\f(13.6,22)eV＝－3.4eV所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0。所以，要使处于n＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE＝E∞－E2＝3.4eVν＝eq\f(ΔE,h)＝eq\f(3.4×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈8.21×1014Hz。(2)