第4章原子结构与波粒二象性 第4、5节练习与应用-高二物理课后习题精准解析（新教材人教版选择性必修第三册）

人教版新教科书选择性必修第三册 第四章 原子结构和波粒二象性 第4、5节 练习与应用 （解析版） 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 练习与应用 1. 什么是线状谱，什么是连续谱？ 原子的发射光谱是怎样的光谱？不同原子的发射光谱 是否有可能相同？ 【答案】由不连续的亮线组成的光谱叫线状谱。 由波长连续分布的光组成的连在一起的光带叫连续谱。 原子的发射光谱是线状光谱。不同原子的发射光谱不相同， 2. 参考图4.4-6，用玻尔理论解释，当巴耳末公式n＝5 时计算出的氢原子光谱的谱线是哪两个能级之间的跃迁造成的？ 【答案】该氢原子光谱的谱线是从量子数为5的能级跃迁到量子数为2的能级形成的。 3. 根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的前两条谱线所对应的n，它 们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？ 【答案】当n=3时，=6.5510-7 m; 当n=4时，=4.8510-7 m; 氢原子光谱是分立的线状谱。 【解析】由巴耳末公式) n=3, 4,5,可知，氨原子光潜在可见光范围波长最长的两条谱线所对应的n应为3和4。 氢原子光谱是分立的线状谐，它在可见光区的谱线满足巴耳末公式，在红外和紫外光区的谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。 4. 如果大量氢原子处在n＝3的能级，会辐射出几种频率的光？其中波长最短的光是在哪两个能级之间跃迁时发出的？ 【答案】3种;波长最短的光是从n= 3的能级跃迁到n=1的能级时发出的。 【解析】大量原子处在n=3的能级上，能辐射3种频率的光，分别是:从n=3的能级跃迁到 n=2的能级时发出的光;从n=2的能级跃迁到n=1的能级时发出的光;从n= 3的能级跃迁到 n=1的能级时发出的光。 波长最短的光，频率最大，对应的光子能量最大。从n=3的能级跃迁到n=1的能级时发出的光子能量最大，发出的光波长最短。 5. 请用玻尔理论解释：为什么原子的发射光谱都是一些分立的亮线？ 【答案】根据玻尔理论，原子处于一系列不连续的能量状态中， 原子从较高能级E2跃迁到较低能级E1时辐射的光子能量满足hν=E2- E1。由于原子能级是分立的，能级差也是分立的，辐射的光子的能量也是分立的，有确定的频率，所以原子光潜只有一些分立的亮线。 6. 要使处于n＝2的激发态的氢原子电离，它需要吸收的能量为多大？ 【答案】 3.4 eV 【解析】将电子从定态激发到脱离原子，叫做电离。要使处于n=2的激发态的氢原子电离，需要吸收的能量E= E-E2=[0-(-3.4)]eV=3.4 eV。 7. 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？ 【答案】各种波长的复色光通过某些物质时，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了暗线。由于原子只能吸收能量大小满足两个能级之差hν=E2-E1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对应。 1. 粒子的波动性和量子力学的建立 练习与应用 1. 我们根据什么说光具有波粒二象性？ 【答案】1.光的干涉和衍射现象是光具有波动性的有力证据，光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性。因此，我们说光具有波粒二象性。 2. 一个电子和一个质子具有同样的动能时， 它们的德布罗意波长哪个大？ 【答案】电子的德布罗意波长大 【解析】根据德布罗意波的波长计算公式，和动量与动能的关系，动能相同时，一个电子的质量小于一个质子的质量，即，可知动量，德布罗意波波长. ==49 3. 射击运动员射击时会因为子弹的波动性 而“失准”吗？为什么？根据现实情况下子弹质量、速度的大小所对应的德布罗意波长来做定性说明。H 【答案】不会。因为现实情况下子弹的德布罗意波长远比宏观物体的尺度小得多，根本无法观察到它的波动性，忽略它的波动性也不会引起大的偏差，所以不会“失准”。 【解析】可通过定量计算进行体会。例如，一颗质量为0.01 kg，速度为300 m/s的子弹，根据德布罗意波的计算公式λ=和动量p=mv，可知它的德布罗意波长只有2.210-34 m，远比宏观物体的尺度小得多，根本无法观察到它的波动性，射击时也就不会因为子弹的波动性而“失准”。 （2021.2.13星期二） 2 $$人教版新教科书选择性必修第三册 第四章 原子结构和波粒二象性 第4、5节 练习与应用（原卷版） 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 练习与应用 1. 什么是线状谱，什么是连续谱？ 原子的发射光谱是怎样