第4章 第3节 光谱 氢原子光谱-课后达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用课件(教科版)

第3节　课后达标检测 1．下列说法正确的是(　　) A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱 B．同种原子在任何条件下发出的线状谱都不相同 C．气体发出的光只能产生线状光谱 D．甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱 3 4 5 6 7 8 9 10 2 12 11 1 √ 课后达标检测 解析：根据连续光谱的产生可知A正确； 每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度等条件而改变，B错误； 气体发出的光也能产生连续光谱，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，D错误。 3 4 5 6 7 8 9 10 2 12 11 1 课后达标检测 2．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱(　　) A．按光的频率顺序排列 B．按光子的质量大小排列 C．按光的速度大小排列 D．按光子的能量大小排列 3 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 √ √ √ 解析：光谱是将光按波长展开排列的，而波长与频率相对应，A正确； 光子没有静止质量，各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传播速度不同，B错误，C正确； 由爱因斯坦的光子说可知光子能量与光子频率相对应，D正确。 课后达标检测 3．关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系，下列说法正确的是(　　) A．吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关 B．吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合 C.明线光谱与吸收光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应 D．明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学组成 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 11 3 √ 课后达标检测 解析：吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，A、B错误； 明线光谱与吸收光谱都是原子的特征谱线，但是明线光谱是原子光谱，吸收光谱不是原子光谱，C错误； 明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D正确。 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 11 3 课后达标检测 4．太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线。产生这些暗线是由于(　　) A．太阳表面大气层中缺少相应的元素 B．太阳内部缺少相应的元素 C．太阳表面大气层中存在着相应的元素 D．太阳内部存在着相应的元素 解析：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相对应的元素，故C正确。 3 5 6 7 8 1 9 10 2 12 11 4 √ 课后达标检测 5．(多选)下列说法正确的是(　　) A．进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用吸收光谱 B．光谱分析的优点是非常灵敏而迅速 C．使一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，就可以对前者的化学组成进行分析 D．摄下月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的 3 4 6 7 8 1 9 10 2 12 11 5 √ √ 课后达标检测 解析：由于每种元素都有自己的特征谱线，因此，可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱，光谱分析的优点是灵敏而迅速，A、B正确； 分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行，C错误； 月球的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的，D错误。 3 4 6 7 8 1 9 10 2 12 11 5 课后达标检测 6．(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是(　　) A．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性 B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上 C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的 D．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论 3 4 5 7 8 1 9 10 2 12 11 6 √ √ 课后达标检测 解析：根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，经典物理学无法解释原子的稳定性，并且原子光谱应该是连续的。氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是要引入新的观念。 3 4 5 7 8 1 9 10 2 12 11 6 课后达标检测 7．(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是(　　) A．使固体钠在空气中燃烧 B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气 C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气 D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气 解析：炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误； 稀薄气体发光产生线状谱，B正确； 强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误。 3 4 5 6 8 1 9 10 2 12 11 7 √ √ 课后达标检测 8．(多选)关于巴尔末公式，下列说法正确的是(　　) A．巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式 B．巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性 C．巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式 D．巴尔末公式准确反映了氢原子发光的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的 3 4 5 6 7 1 9 10 2 12 11 8 √ √ 课后达标检测 解析：由于巴尔末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴尔末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴尔末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光，由此可知，C、D正确。 3 4 5 6 7 1 9 10 2 12 11 8 课后达标检测 9．(2024·河南南阳期末)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。传到地球表面的太阳光谱就是吸收光谱(　　) A．太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的 B．太阳光谱中的暗线是地球大气中的原子吸收光子后产生的 C．利用太阳光谱可以分析地球大气中含有哪些元素 D．利用太阳光谱可以分析太阳光中含有哪些元素 3 4 5 6 7 8 1 10 2 12 11 9 √ 课后达标检测 解析：太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的，且太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是可以利用太阳光谱分析太阳大气中存在哪些金属元素。 3 4 5 6 7 8 1 10 2 12 11 9 课后达标检测 10．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是(　　) A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分 B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分 C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分 D．同一种物质的线状谱上的亮线与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系 3 4 5 6 7 8 1 9 2 12 11 10 √ 课后达标检测 解析：高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，A错误； 某种物质发射的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确； 高温物体发出的光通过某物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线由所经过的物质决定，C错误； 某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此同一物质线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。 3 4 5 6 7 8 1 9 2 12 11 10 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 12 11 课后达标检测 12．已知氢原子光谱中巴尔末系第一条谱线Hα的波长为656.5 nm(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速c＝3×108 m·s－1)，则： (1)试推算里德伯常量的值； 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 11 12 答案：1.097×107 m－1 课后达标检测 (2)利用巴尔末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量。 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2 11 12 答案：4.102×10－7 m(或410.2 nm)　4.85×10－19 J 课后达标检测 解析：由 eq \f(1,λ) ＝R eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2))) 得：当n＝3时，波长最长， eq \f(1,λ1) ＝R eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32))) ，当n＝4时，波长次之， eq \f(1,λ2) ＝R eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,42))) ，解得 eq \f(λ1,λ2) ＝ eq \f(27,20) ，由E＝h eq \f(c,λ) 得： eq \f(E1,E2) ＝ eq \f(λ2,λ1) ＝ eq \f(20,27) 。 答案： eq \f(20,27) 11．氢原子光谱的巴尔末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为E2，则 eq \f(E1,E2) 为多少？ 解析：巴尔末系中第一条谱线为n＝3时，即 eq \f(1,λ1) ＝R eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32))) R＝ eq \f(36,5λ1) ≈1.097×107 m－1。 解析：巴尔末系中第四条谱线对应n＝6 则 eq \f(1,λ4) ＝R eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,62))) λ4＝ eq \f(36,8×1.097×107) m≈4.102×10－7 m＝410.2 nm ε＝hν＝h eq \f(c,λ4) ≈4.85×10－19 J。 $