高中物理 第2章 原子結(jié)構(gòu) 第4節(jié) 氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修3-5

《高中物理 第2章 原子結(jié)構(gòu) 第4節(jié) 氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修3-5》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第2章 原子結(jié)構(gòu) 第4節(jié) 氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修3-5（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第4節(jié) 氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu) (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)光譜，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)光物體發(fā)出了在可見(jiàn)光區(qū)的各種頻率的光 E．白光是由七種固定頻率的光組成的 【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，故B、C、D均正確，A、E錯(cuò)誤． 【答案】　BCD 2．下列對(duì)氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)中，錯(cuò)誤的是(　　) A．因?yàn)闅湓雍送庵挥幸粋€(gè)電子，所以氫原子只能產(chǎn)生一種波長(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)大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱有關(guān) E．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列頻率連續(xù)的譜線 【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，也不是亮度不連續(xù)的譜線，B、E均正確，A、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)出的光的光譜就相同，與放電管的放電強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤． 【答案】　ACD 3．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只能取大于或等于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．巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中的一個(gè)線系的波長(zhǎng)，不能描述氫原子發(fā)出的其他線系的波長(zhǎng) 【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14條譜線中得到的，只適用于氫原子光譜的巴耳末線系分析，且n只能取大于或等于3的整數(shù)，因此λ不能取連續(xù)值，故氫原子光譜是線狀譜，A、C、E正確． 【答案】　ACE 4．以下論斷中正確的是(　　) A．按經(jīng)典電磁理論，核外電子受原子核庫(kù)侖引力，不能靜止只能繞核運(yùn)轉(zhuǎn)，電子繞核加速運(yùn)轉(zhuǎn)，不斷地向外輻射電磁波 B．按經(jīng)典理論，繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子不斷向外輻射能量，電子將逐漸接近原子核，最后落入原子核內(nèi) C．按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)理論，原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)，原子是不穩(wěn)定的，說(shuō)明該理論不正確 D．經(jīng)典電磁理論可以很好地應(yīng)用于宏觀物體，但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象 E．按照玻爾理論，原子核外電子在各不連續(xù)的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)輻射的電磁波也是不連續(xù)的 【解析】　盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)沒(méi)有問(wèn)題，主要問(wèn)題出在經(jīng)典電磁理論不能用來(lái)解釋原子世界的現(xiàn)象；按照玻爾理論，原子核外的電子在各不連續(xù)的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)并不向外輻射電磁波，故A、B、D正確，C、E錯(cuò)誤． 【答案】　ABD 5．氫原子第n能級(jí)的能量為En＝，其中E1是基態(tài)能量．當(dāng)氫原子由第4能級(jí)躍遷到第2能級(jí)時(shí)，發(fā)出光子的頻率為ν1；若氫原子由第2能級(jí)躍遷到基態(tài)，發(fā)出光子的頻率為ν2，則＝________. 【解析】　根據(jù)氫原子的能級(jí)公式，hν1＝E4－E2＝－＝－E1 hν2＝E2－E1＝－＝－E1 所以＝＝. 【答案】　 6．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量En＝E1/n2，其中n＝2,3，…用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長(zhǎng)為_(kāi)_______． 【解析】　原子從n＝2躍遷到＋∞，所以＝E＋∞－E2＝－，故λ＝－. 【答案】?。? 7．可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為400～700 nm，根據(jù)巴耳末公式＝R，當(dāng)n取何值時(shí)氫原子所發(fā)出的光用肉眼能直接觀察到？(R＝1.10107 m－1) 【解析】　把波長(zhǎng)等于400 nm，代入巴耳末公式可得，n＝6.7，把波長(zhǎng)等于700 nm，代入巴耳末公式可得，n＝2.9，而n只能取整數(shù)，所以n＝3、4、5、6時(shí)氫原子發(fā)出的光用肉眼能直接觀察到． 【答案】　3、4、5、6 [能力提升] 8．在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，氫原子光譜中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的2條譜線所對(duì)應(yīng)的基數(shù)為n. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18850034】 (1)它們的波長(zhǎng)各是多少？ (2)其中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)的光子能量是多少？ 【解析】　(1)譜線對(duì)應(yīng)的n越小，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，故當(dāng)n＝3時(shí)，氫原子發(fā)光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最長(zhǎng)． 當(dāng)n＝3時(shí)，＝1.10107(－) m－1 解得λ1＝6.510－7 m. 當(dāng)n＝4時(shí)，＝1.10107(－) m－1 解得λ2＝4.810－7 m. (2)n＝3時(shí)，對(duì)應(yīng)著氫原子巴爾末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光，設(shè)其波長(zhǎng)為λ，因此 E＝hν＝h＝ J＝3.0610－19 J. 【答案】　(1)6.510－7 m　4.810－7 m (2)3.0610－19 J 9．氫原子光譜除了巴爾末系外，還有賴曼系、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，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？ 【解析】　(1)由帕邢系公式＝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 10．現(xiàn)有一群處于n＝4能級(jí)上的氫原子，已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量E1＝－13.6 eV，氫原子處于基態(tài)時(shí)電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，靜電力常量為k，普朗克常量h＝6.6310－34Js.則： (1)電子在n＝4的軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能是多少？ (2)這群氫原子發(fā)出的光子的最大頻率是多少？ 【解析】　(1)電子繞核運(yùn)動(dòng)，由庫(kù)侖引力提供向心力， 則：k＝m，又r4＝42r， 解得電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為Ek＝. (2)頻率最大的光子能量最大，對(duì)應(yīng)的躍遷能量差也最大，即由n＝4躍遷到n＝1發(fā)出的光子能量最大，據(jù)玻爾理論得，發(fā)出光子的能量hν＝E1， 得ν＝ ＝Hz ≈3.11015Hz. 【答案】　(1)　(2)3.11015Hz