高中物理(六)氢原子光谱与能级结构高中物理试题

德钝市安静阳光实验学校氢原子光谱与能级结构1．关于原子光谱，下列说法中正确的是( )
A．每种原子处在不同温度下发光的光谱不同
B．每种原子处在不同的物质中的光谱不同
C．每种原子在任何条件下发光的光谱都相同
D．两种不同的原子发光的光谱可能相同
解析：选C 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、物质不同而改变，C正确。

2．巴尔末公式简洁显示了氢原子光谱的( )
A．分立特征B．连续特征
C．既连续又分立D．既不连续又不分立
解析：选A 巴尔末公式中的n只能取一些整数，得到的波长是一些分立
的值。

3．下列氢原子的线系中对波长进行比较，其值最小的是( )
A．巴尔末系B．赖曼系
C．帕邢系D．布喇开系
解析：选B 在氢原子的线系中，赖曼系在紫外区，其波长最短。

4．对于巴尔末公式，下列说法正确的是( )
A．所有氢原子光谱的波长都与巴尔末公式相对应
B．巴尔末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C．巴尔末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光
D．巴尔末公式确定了各种原子发光中的光的波长
解析：选C 巴尔末公式只确定了氢原子发光中一个线系波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴尔末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴尔末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。

5．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与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系
解析：选B 由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故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物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与通过的物质有关，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，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。

6．氢原子光谱的巴尔末公式是1
λ＝R
⎝
⎛
⎭
⎪
⎫
1
22
－
1
n2(
n＝3,4，5，…)，对此，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．巴尔末依据对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所有光谱的波长，其波长的分立值并不是人为规定的
解析：选C 巴尔末公式是由当时已知的氢光谱中的部分谱线总结出来的，故A、B错误，C正确；巴尔末公式只确定了氢原子发光中的一个线系波长，不能描述氢原子发出的所有光谱的波长，故D错误。

7．[多选]以下论断中正确的是( )
A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波
B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内
C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确
D．经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象
解析：选ABD 卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象；按照玻尔理论，原子核外的电子在各不连续的轨道上做匀速圆周运动时并不向外辐射电磁波，故A、B、D正确，C错误。

8．[多选]关于巴耳末公式
1
λ
＝R
⎝
⎛
⎭
⎪
⎫
1
22
－
1
n2的理解，正确的是( ) A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的
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．巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一个线系的波长，不能描述氢原子发出的其他线系的波长
解析：选ACD 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的4条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的巴耳末线系分析，且n只能取大于或等于3的整数，因此λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱，A、C、D正确。

9．氢原子光谱巴尔末系最短波长与最长波长之比为( )
A.59
B.4
9 C.79 D.29
解析：选A
由1
λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2得，当n ＝∞时，最短波长1
λ1＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1∞2＝14
R ；当n ＝3
时，最长波长1
λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132＝536R ，故最短波长与最长波长的比λ1λ2＝59。

10．氢原子从第4能级跃迁到第2能级发出蓝光，那么当氢原子从第5能级跃迁到第2能级应发出( )
A ．X 射线
B ．红光
C ．黄光
D ．紫光
解析：选D 氢原子从第5能级跃迁到第2能级发出的光在可见光范围内，且比蓝光的频率更大。

因为E 5－E 2＝hν2>E 4－E 2＝hν1。

由此可知，只能是紫光，故D 正确。

11．有一群处于n ＝4能级上的氢原子，已知里德伯常量R ＝1.097×107
m
－1
，则：
(1)这群氢原子发光的光谱有几条？几条是可见光？ (2)根据巴尔末公式计算出可见光中的最大波长是多少？
解析：(1)这群氢原子的能级图如图所示，由图可以判断出，这群氢原子可
能发生的跃迁共有6种，所能发出的光谱共有6条，其中有2条是可见光。

(2)根据巴尔末公式1
λ＝R ⎝ ⎛⎭
⎪⎫
122－1n 2得，当
n ＝3时，波长最大，
代入数据得λ＝6.563×10－7
m 。

答案：(1)6条 2条 (2)6.563×10－7
m
12．氢原子光谱除了巴尔末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的
公式为1
λ＝R ⎝ ⎛⎭
⎪⎫132－1n 2(n ＝4,5,6，…)，R ＝1.10×107 m －1。

若已知帕邢系的氢原
子光谱在红外线区域，求：
(1)n ＝6时，对应的波长；
(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多
大？ 解析：(1)由帕邢系公式1
λ＝R ⎝ ⎛⎭
⎪⎫
132－1n 2，
当n ＝6时，得λ＝1.09×10－6
m 。

(2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速
传播，故波速为光速c ＝3×108
m/s ，
由v ＝λ
T
＝λν，
得ν＝v λ＝c λ＝3×108
1.09×10
－6 Hz ＝2.75×1014
Hz 。

答案：(1)1.09×10－6 m
(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz。