高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册氢原子光谱和玻尔的原子模型当堂达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册氢原子光谱和玻尔的原子模型当堂达标检测题，共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题
1.下列关于巴耳末公式1λ=R∞122-1n2的理解,正确的是( )
A.巴耳末系的4条谱线位于红外区
B.公式中n可取任意值,故氢原子光谱是连续谱
C.公式中n只能取大于或等于3的整数值,故氢原子光谱是线状谱
D.在巴耳末系中n值越大,对应的波长λ越长
2.氢原子能级图如图所示,氢原子从n=3跃迁到n=1能级时辐射出光子①,其能量为ε1;从n=2跃迁到n=1能级时辐射出光子②,其能量为ε2。下列说法正确的是( )
A.ε1=ε2B.ε1>ε2
C.ε1r2,则在此过程中( )
A.原子发出一系列频率的光子
B.原子要吸收一系列频率的光子
C.原子要吸收某一频率的光子
D.原子要辐射某一频率的光子
5.从氢气放电管可以获得氢原子的光谱,1885年,巴耳末发现这些谱线能够用一个公式表示,即1λ=R∞122-1n2,其中n=3,4,5,…,R∞=1.10×107 m-1,这个公式称为巴耳末公式。氢原子光谱中的三条谱线如图所示,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
6.对于巴耳末公式,下列说法正确的是( )
A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B.巴耳末公式只确定了氢原子发光中的可见光部分的光的波长
C.巴耳末公式确定了氢原子发光中的一个线系的波长,其中既有可见光,又有紫外光
D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
7.如图甲所示的a、b、c、d分别为四种元素的特征谱线,图乙是某矿物的线状谱,通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )
A.a元素
B.b元素
C.c元素
D.d元素
二、多项选择题
8.如图所示,氢原子可在下列各能级间发生跃迁,设从n=4到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ1,从n=4到n=2能级辐射的电磁波的波长为λ2,从n=2到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ3,则下列关系式正确的是( )
A.λ1>λ3B.1λ3=1λ1−1λ2
C.λ3 ε2,选项B正确,A、C、D错误。
3.答案:B
解析:原子光谱为线状谱,选项A正确;各种原子都有自己的特征谱线,故选项B错误,C正确;据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成,选项D正确。
4.答案:D
解析:因为是从高能级向低能级跃迁,所以应放出光子,故选项B、C错误;“直接”从一能级跃迁到另一能级,只对应某一能级差,故只能放出某一频率的光子,故选项A错误,D正确。
5.答案:C
解析:根据E=hν=hcλ,因此Hγ谱线光子能量最大,选项A错误。巴耳末谱线是电子由激发态向n=2能级跃迁时辐射的谱线,选项B错误,C正确。电子跃迁时辐射的光子的频率与电子绕核做圆周运动的频率无关,选项D错误。
6.答案:C
解析:巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长,不能描述氢原子发出的各种波长,也不能描述其他原子发光中的光的波长,选项A、D错误;巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的,但它适用于整个巴耳末线系,该线系包括可见光和紫外光,选项B错误,C正确。
7.答案:B
解析:将矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照,b元素的谱线在该线状谱中不存在,故选项B正确。
二、多选题
8.答案:BC
解析:释放光子的能量等于两能级间的能级差,所以从n=4到n=1跃迁辐射的电磁波能量大于从n=2到n=1跃迁辐射的电磁波能量,则辐射的光子频率大,所以辐射的电磁波的波长短,所以λ1λ3,故选项C正确;根据释放光子的能量等于两能级间的能级差有hcλ1=hcλ2+hcλ3,可得1λ3=1λ1−1λ2,故选项B正确,D错误。
9.答案:AC
解析:大量氢原子处于n=3能级,跃迁过程最多可辐射出C32=3种不同频率的光子,选项A正确;根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为hν1=13.6 eV-1.51 eV,从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为hν2=3.4 eV-1.51 eV,比较可知从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率高,选项B错误;根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=4能级,需要吸收的能量为E=1.51 eV-0.85 eV=0.66 eV,选项C正确;根据能级图可知氢原子处于n=3能级的能量为-1.51 eV,故要使其电离至少需要吸收1.51 eV的能量,选项D错误。
10.答案:AB
解析:μ氢原子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高m能级,然后从m能级向较低能级跃迁,总共可以产生的辐射光子的种类Cm2=m(m-1)2=6,解得m=4,即μ氢原子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=4能级,然后从n=4能级向低能级跃迁。辐射光子按能量从小到大的顺序排列为能级4到能级3,能级3到能级2,能级4到能级2,能级2到能级1,能级3到能级1,能级4到能级1,所以能量E与hν3相等,也等于h(ν1+ν2)和h(ν1-ν4+ν5),故选项A、B正确,C、D错误。
三、非选择题
11.解:(1)根据能级关系En=E1n2,则有E4=E142=-13.6eV16=-0.85 eV。
(2)因为电子的轨道半径r4=42r1,根据库仑引力提供向心力,得ke2r42=mv2r4
所以,Ek4=12mv42=ke232r1=9.0×109×(1.6×10-19)232×0.53×10-10 J=0.85 eV。
(3)若要刚好使n=2激发态的电子电离,据玻尔理论得,
发出的光子的能量为hν=0-E122
解得ν=8.21×1014 Hz。
12.解:设该金属的逸出功为W0,光电效应所产生的光电子最大初动能为Ek
由动能定理知Ek=eU
对于赖曼系,当n=2时对应的光波长最长,设为λ1
由题中所给公式有1λ1=R∞112-122=34R∞
波长为λ1的光对应的频率ν1=cλ1=34R∞c
对于巴耳末系,当n→∞时对应的光波长最短,设为λ2,
由题中所给公式有
1λ2=R∞122-0=14R∞
波长为λ2的光对应的频率ν2=cλ2=14R∞c
根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0知
Ek1=hν1-W0,Ek2=hν2-W0
又Ek1=eU1,Ek2=eU2
联立可解得h=2e(U1-U2)R∞c,W0=e(U1-3U2)2。