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初中物理苏科版八年级下册宇宙探秘教学设计
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这是一份初中物理苏科版八年级下册宇宙探秘教学设计，共18页。教案主要包含了知识梳理，易混淆点，探究重点，典例分析，真题操练等内容，欢迎下载使用。
专项七 从粒子到宇宙
4 宇宙探秘
【知识梳理】
1.人类认识宇宙的历程：
① 托勒玫 “地心说”
② 哥白尼“日心说”
③ 牛顿“万有引力定律”
2.宇宙是一个有层次的天体结构系统：
3.宇宙的量度：
① 光年（l.y.）：光在真空中行进一年所通过的距离。 1 l.y.=9.461×1015m。
② 天文单位（AU）：太阳到地球的平均距离（太阳系内天体间距离的基本单位）。 1AU=1.496×1011m
4.宇宙的起源：
① 大爆炸理论：（137亿年前） 说明宇宙在膨胀，星系在远离我们。
② 证据：谱线红移（光的多谱勒效应）。
【易混淆点】
一、 宇宙学说及相关概念
1． “地心说”：古希腊天文学家，托勒玫提出了以地球为宇宙的中心的“地心说”。
2． “日心说”：波兰天文学家哥白尼创立了“日心说”。
3． 银河系：由群星和弥漫物质集合而成的一个庞大的天体系统，称为银河系。
4． 光年：光在真空中一年所经过的距离作为长度单位，称为1光年(l.y)1i.y=9.46×1015m。
二、 宇宙构成：
1． 太阳是银河系中数亿千计的恒星中的一颗，而银河系又只是浩瀚宇宙中普通的一员。宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的。
2． 大爆炸理论认为，宇宙起始于一个“原始火球”。“原始火球”发生爆炸，这种爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间、空间。爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降。温度降低到一定程度时，逐步形成了行星和恒星、星系、星系团和超星系团等。
3． 根据哈勃定律的推断，星系在远离我们而去，提供了宇宙在膨胀的有力证据。
知识点一：宇宙
【探究重点】
1． 有一条横亘天际的光带，它是由群星和弥漫物质集中而成的一个庞大的天体系统称为银河系，银河系是宇宙中数以千亿计的星系中的一员。
2． 太阳系处于银河系的边缘，太阳系由八大行星和太阳组成，八大行星是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，月亮是地球的卫星，不是太阳系中的行星。
【典例分析】
1. 关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( )
A．分子间仅存在吸引力，不存在斥力
B．在原子核、电子和原子中，尺度最小的是原子
C．科学家在研究物质内部结构时，常用建立“模型”的方法
D．根据银河系的直径大约为8万光年可知，光年是时间单位
【答案】C
【解析】
A．分子之间同时存在引力和斥力，故A错误；
B．原子由原子核和核外电子组成，原子核包括质子和中子两部分。在原子、电子、质子中，尺度最小的是电子，故B错误；
C．科学家常采用建立模型的方法对物质结构进行研究，故C正确；
D．光年就是光在一年内传播的距离，是长度单位，故D错误。
故选C。
【真题操练】
2. 人类向物质世界两极进军的步伐正在加快，下列关于粒子和宇宙的说法中正确的是( )
A．原子由原子核和绕核运动的中子组成
B．将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明分子间存在着斥力
C．谱线“红移”现象说明目前宇宙仍在不断的膨胀
D．提出“夸克”设想的科学家是汤姆生
【答案】C
【分析】
原子由原子核和电子组成，分子间既有斥力也有引力；谱线“红移”现象说明了星球在远离地球；1961年，盖尔曼提出质子和中子是由夸克组成的设想。
【解析】
A．原子由原子核和绕核运动的电子组成，故A错误；
B．将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明分子间存在引力，故B错误；
C．谱线“红移”现象说明了星球在远离地球，即宇宙仍在不断膨胀，故C正确；
D．盖尔曼提出质子和中子是由夸克组成的，故D错误。
故选C。
知识点二：宇宙学说
【典例分析】
3. 经典力学和实验物理学的先驱 率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力的支持了 提出的“日心说”。
【答案】伽利略 哥白尼
【解析】
[1][2]伽利略是经典力学和实验物理学等的先驱，他率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地支持了哥白尼的日心说。
【真题操练】
4. 著名的天文学家、自然科学先驱 用“日心说”否定了影响人类数千年之久的“地心说”。伟大的物理学家 ，他发现日月星辰的运转与苹果下落等有着某些相似，经过长时间的探索，建立了著名的运动定律。(选填“居里夫人”、“哥白尼”、“牛顿”或“安培”)
【答案】哥白尼 牛顿
【解析】
[1]哥白尼用日心说否定了影响人类达千年之久的托勒密地心说，有力地推动了人类文明的进程；
[2]伟大的物理学家牛顿，在前人的研究积累上，奠定了具有划时代意义的经典物理学基础。他发现日月星辰的运转与苹果下落有某些相似之处，建立了物体运动三大定律。
知识点三：光年
【典例分析】
5. 2016年2 月，人类首次宣布探测到引力波，而爱因斯坦早在100多年前就预言了引力波的存在。此次探测到的引力波是来自于距离我们13亿光年处的两个巨大黑洞的“相撞”，则上文提到的光年是 (填写物理量名称)的单位。
【答案】长度
【解析】
光年表示光在一年内通过的距离，所以是长度单位。
【真题操练】
6. 光年是天文学中的 单位，若地球到月球的距离的为3.9×105km，则从地球向月球发出激光信号，经过 s可以收到返回信号｡
【答案】长度 2.6
【解析】
[1]光年，指的是光在一年种通过的距离，所以是长度单位。
[2]激光从地球到月球的时间
从地球向月球发出激光信号到收到返回信号的时间t总=2t=2×1.3s=2.6s
知识点四：粒子和宇宙
【典例分析】
7. 关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( )
A．摩擦起电可以产生电子
B．原子核由质子和电子组成
C．天体和分子一样都在永不停息做无规则运动
D．光年是长度单位
【答案】D
【解析】
A．摩擦起电过程是得到和失去电子的过程，因此其实质是电子的转移，不是产生电子，故A错误；
B．原子核由带正电的质子和不带电的中子组成的，故B错误；
C．大到天体、小到微观粒子都在不停地运动，宇宙中天体的位置在不停的变化，它们的运动是有一定规律的，故C错误；
D．光年代表光在一年内所走的路程，是长度单位，故D正确。
故选D。
【真题操练】
8. 按照物质的空间尺度从小到大的顺序，以下排列正确的是( )
A．原子、电子、银河系
B．质子、太阳系、地球
C．原子核、原子、太阳系
D．电子、银河系、地球
【答案】C
【解析】
质子和中子组成原子核，电子和原子核构成原子，原子构成分子，分子构成生物体，地球上有很多的生物体和其它物质，地球又是太阳系中的一颗行星，而太阳系只是银河系中的一个星系；故ABD错误、C正确。
故选C。
9. 快乐学习，轻松考试。请你写出：光在真空中传播速度是 ，距离太阳系最近的恒星系是半人马座，它的主星离地球有4.24光年，如果坐上光速飞船，到达那里需要 年。
【答案】3×108m/s 4.24
【解析】
[1]光在真空中传播速度是3×108m/s；半人马座的主星离地球4.24光年，即如果以光速运动，需要4.24年的时间。
[2]而光速飞船的速度即光速，故到达那里的时间需要4.24年。
1. 小华学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（ ）
A．原子是由原子核和核外电子组成的
B．在天文学中，用“光年”作为时间单位
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，地球是宇宙的中心
D．在摩擦起电的过程中，电荷的总量会增加
【答案】A
【解析】
试题分析：A、由原子的结构可知，原子是由原子核和核外电子组成的，故A正确；
B、在天文学中，光年表示光传播一年所通过的距离，是距离（长度）的单位，不是时间的单位，故B错误；
C、宇宙是没有中心的，太阳只是太阳系的中心，地球是太阳的一颗行星，故C错误；
D、摩擦起电不是创造了电荷，而是电荷发生了转移．摩擦起电的过程中，是电子由一个物体转移到另一个物体，并没有创造电，电荷总量是守恒的，故D错误．
故选A．
2. 关于粒子与宇宙，下列说法正确的是( )
A．分子间仅存在吸引力，不存在排斥力
B．物理学家汤姆生建立了原子的核式结构模型
C．手捏海绵，海绵体积变小，说明分子间有空隙
D．在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了电子
【答案】D
【解析】
A．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，故A错误；
B．物理学家卢瑟福建立了原子的核式结构模型，故B错误；
C．手捏海绵，海绵体积变小，是因为海绵的多孔结构，故C错误；
D．在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了电子，故D正确。
故选D。
3. (2020·江苏宿迁)对于粒子和宇宙，下列说法错误的是( )
A．宇宙是一个有层次的天体结构系统，其中恒星是绝对不动的
B．用手捋过的塑料细丝会散开，说明同种电荷相互排斥
C．电子、原子核、原子是按照由小到大的尺度排序的
D．美味佳肴香气扑鼻，说明分子处在永不停息的无规则运动中
【答案】A
【解析】
A．宇宙是一个有层次的天体结构系统，其中恒星也是不断运动的，绝对静止的天体是不存在的，故A错误，符合题意；
B．将塑料细丝一端握紧，用手从上向下捋几下，通过摩擦使细丝带上同种电荷，细丝张开，说明同种电荷相互排斥，故B正确，不符合题意；
C．常见粒子尺度由小到大排序：电子、原子核、原子、分子，故C正确，不符合题意；
D．美味佳肴香气扑鼻，说明分子在做永不停息地无规则运动，是一种扩散现象，故D正确，不符合题意。
故选A。
4. 关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是（ ）
A．宇宙是一个有层次的天体系统，太阳是宇宙的中心
B．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是可以再分
C．物质是由分子组成的，分子是不可再分的最小粒子
D．只要人的视力足够好，就能凭肉眼就能看到电子
【答案】B
【解析】
A．宇宙是一个有层次的天体系统，是由无数天体组成，太阳是宇宙中的一颗恒星，不是宇宙的中心，故A错误；
B．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是有结构的，故B正确；
C．物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，故C错误；
D．电子的体积非常小，人凭肉眼就是无法看到电子的，故D错误。
故选B。
5. 人们用分子动理论来初步解释热现象，以下几幅图中所描述的物理现象不符合分子动理论内容的是( )
【答案】D
【解析】卫星围绕地球转动是天体的宏观运动，不符合分子动理论内容，故D符合题意。
6. 如图所示，关于宇宙、银河系、太阳系的大小，正确的是( )
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
宇宙由物质组成的，宇宙中拥有数十亿个星系，银河系只是其中之一，银河系很大，太阳系只是其中之一。故按由大到小的顺序排列是：宇宙、银河系、太阳系。
故选C。
7. 物质世界多姿多彩,以下与物质有关的说法,正确的是
A．在质子、电子和原子中,尺度最小的是质子
B．银河系星盘的直径约为15万光年,其中光年是时间单位
C．天体和分子一样都处在永不停息的无规则运动中
D．原子结构与太阳系结构相似
【答案】D
【解析】
A．原子由原子核和核外电子组成，原子核包括质子和中子两部分，电子质量非常小，所以原子尺度最大，质子次之，电子最小，故A错误；
B．光年，就是光在一年内传播的距离，是长度单位，1光年=3×108m/s×3600s×24×365=9.4608×1015 m=9.4608×1012 km．故B错误；
C．宇宙中任何物质都在永不停息地运动，运动是绝对的，而静止则是相对的，但宇宙天体的运动符合牛顿的万有引力定律，其运动是有规律的，而分子是永不停息的无规则运动，故C错误；
D．原子结构类似于太阳系的结构，中心为原子核，核外为绕核转动的电子，故D正确。
8. 原子核由 和 组成。1911年卢瑟福发现了原子核式结构模型，该模型类似于 。
【答案】中子 质子 行星绕日
【解析】
[1][2][3]原子核是由质子和中子组成的，1911年卢瑟福发现了原子核式结构模型，该模型类似于行星绕日。
9. 通过现代观测技术，我们发现星系正在离我们而去。为了模拟这一现象，我们可用粘有小塑料粒的气球类比宇宙，小塑料粒可看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任意两颗小塑料粒之间的距离都在 ，模拟星系在远离我们而去，它提供了宇宙 (膨胀/塌缩)的证据。
【答案】变大 膨胀
【解析】
[1][2]为了形象地说明宇宙在膨胀，将一个粘有小塑料粒的气球看成宇宙，小塑料粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任意两颗小塑料粒之间的距离都在变大，星系在远离我们而去，这个事实提供了宇宙膨胀的证据。
10. 宇宙是一个有 的天体结构：2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，该黑洞距离我们5500万光年，“光年”是 (选填“时间”或“长度”)单位；单位是一个比较的标准，某时刻噪声监测设备的显示屏上显示49.20的数字，这个数字的单位是 。
【答案】层次 长度
【解析】
[1]宇宙是一个有层次的天体系统。
[2]光年，就是光在一年内传播的距离，是长度单位。
[3]噪声的单位是分贝，符号是dB，此时的噪声是49.20分贝，该装置是用来监测噪声强弱的仪器。
11. 如图所示，在吹一个表面画有许多斑点的气球时会发现，随着气球的鼓起，斑点间的距离在不断变化．从任何一点出发，其他的点都可以以它为中心向四周散开，并且距离越远散开的速度越快．如果我们把这个气球比作宇宙，试回答下列问题．
1. 根据多谱勒效应，当星系靠近观察者时，见到的星光光谱线向频率高的蓝光方向移动，反之则向红光方向移动．把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系．当我们把气球逐渐吹起时，以太阳系为观测中心，我们观测到的星系大多在向________ 光方向移动，也就是说它们都在________ （靠近/远离）太阳系，并且距离太阳系越远的星系移动的速度越________ （快/慢）．
2. 实验说明大多数星系之间的距离都在________ ，由此推测宇宙正处于________ 之中．
【答案】红 远离 快 变大 膨胀
【解析】
试题分析：（1）把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系．当我们把气球逐渐吹起时，气球上的斑点远离太阳系．以太阳系为观测中心，星光光谱线向频率低的红光方向移动．发光星体接近观测者时，星光光谱线向频率高的蓝光方向移动．科学家发现，我们所观测到的星系的星光光谱线大多向频率低的红光方向移动．即星系都在远离我们而去；星系离我们越远，运动的速度越快．
（2）观察表明星系间的距离在不断的扩大．根据现在绝大多数星系两两之间的距离都在增加这一现象，可以推测宇宙正在膨胀之中．所以科学家推测宇宙开始时是一个很小的奇点，在一次大爆炸后产生了我们今天所见的宇宙．
考点：探究太阳系及宇宙的历程；物理学方法．
12. 2020年10月26日，全年级组的同学和老师秋游来到了长沙方特东方神画，这是一座综合了激光多媒体、立体特效、微缩实景、真人秀等高科技设备资源，通过深度创意崭新诠释民间传统艺术，将中国五千年历史文化精粹与现代旅游产业完美结合的全新概念主题公园。融入了女娲补天、牛郎织女、孟姜女等多个民间神话传说故事，以一种现代人喜闻乐见的方式，将华夏历史文明以一种全新而震撼的面貌展现在游客面前，将为游客呈现一个丰富多彩的“神话王国”。请根据"牛郎织女"的神话故事，运用相关的物理知识进行计算：
(1)织女星与地球相距2.6×1014km，若牛郎从地球以光速飞行去织女星寻找织女，需要多少年？
(2)牛郎星到织女星的距离为16光年，即相隔多少千米？(1年按3.2×107s计算，最终结果均保留1位小数)(1)27.1【答案】年；(2)1.5×1014km
【解析】
解：(1)牛郎从地球以光速飞行去织女星寻找织女，需要的时间
≈8.67×108s≈27.1年
(2)牛郎星和织女星的距离约为16光年，即光从牛郎星沿直线传播到织女星需要16年，牛郎星与织女星的距离约
s′=16×9.4608×1012km=1.5×1014km
答：(1)若牛郎从地球以光速飞行去织女星寻找织女，需要27.1年；
(2)牛郎星到织女星的距离为16光年，即相隔1.5×1014千米。
1. 在人类对世界的探索和认识中，伽利略利用自制的望远镜进行了大量天文观测，支持了哥白尼的（ ）
A．日心说 B．地心说 C．星云说 D．大爆炸说
【答案】A
【分析】
伽利略率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的日心说。
【解析】
经典力学和实验物理学的先驱伽利略率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的日心说。
故选A。
2. 下列说法正确的是( )
A．富兰克林提出了丝绸摩擦过的玻璃棒带负电这一观念( )
B．19世纪末，物理学家汤姆生利用α粒子轰击金箔发现了电子
C．物理学家卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型
D．波兰天文学家哥白尼提出了“地心说”
【答案】C
【解析】
A．富兰克林提出的是丝绸摩擦过的玻璃棒带正电这一观念，故A错误；
B．汤姆生确实是发现了电子，而α粒子轰击金箔的实验是由卢瑟福进行的，从而建立了原子的核式结构模型，B错误；
C．物理学家卢瑟福建立了类似行星绕日的原子核式结构模型，故C正确；
D．哥白尼提出的是“日心说”，故D错误。
故选C。
3. 小明在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（ ）
A．雪花漫天飞舞说明分子在做无规则运动
B．依据卢瑟福的原子核式结构模型理论，在原子中带正电的是中子
C．破镜难以重圆是由于分子之间有斥力
D．光年是一个长度单位
【答案】D
【解析】
A．由于分子运动是肉眼看不见的，所以，雪花漫天飞舞是物质的机械运动，不是分子的运动，故A错误；
B．依据卢瑟福的原子行星模型理论，在原子中有带正电的原子核，故B错误；
C．“破镜难重圆”是因为破镜碎片间的距离没有达到分子相互作用的距离，不是因为分子间存在着排斥力，故C错误；
D．光年表示光一年内通过的路程，即光年是一个长度单位，故D正确。
故选D。
4. 北京时间2019 年4 月10日21时，首张黑洞照片全球发布，露出真容的黑洞，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65 亿倍，黑洞是一种质量极大的密实天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去。下列说法中错误的是( )
A．光年是长度单位 B．黑洞的密度非常大
C．黑洞强大的引力是分子间的引力 D．人眼无法直接看见黑洞内部
【答案】C
【解析】
A．光年是指光在一年时间里所传播的距离，是长度单位，故A正确，不符合题意；
B．黑洞的质量约为太阳的65亿倍，可以说明黑洞的密度非常大，故B正确不符合题意；
C．黑洞是宏观天体，该引力属于万有引力，不是分子间的引力，故C错误，符合题意；
D．黑洞是一种质量极大的密实天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去，所以人眼无法直接看见黑洞内部，故D正确，不符合题意。
故选C。
5. 小明同学在期中复习时，自主进行了知识的梳理，在他的笔记本中有部分是这样整理的：
①用托盘天平测量物体的质量时，必须用镊子夹取砝码；
②1千克的铁比1千克的木头重；
③宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸；
④光年是时间单位。
请你来帮他检查一下，以上的结论中归纳有错误的是
A．②④ B．①② C．②③ D．①④
【答案】A
【解析】
①用托盘天平测量物体的质量时，必须用镊子夹取砝码，操作正确；
②1千克的铁和1千克的木头质量相同，重力相同，故错误；
③宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸，说法正确；
④光年是光在一年内通过的距离，是长度单位，故错误。
因此归纳有错误的是A.
6. 如图所示，粘有金属小颗粒的气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他小金属粒都在离它远去。同理正在发生膨胀的宇宙，星系在 ，这种研究物理问题的方法叫做 法。
【答案】相互远离 类比
【解析】
[1][2]将一个粘有小金属粒的气球看着宇宙，金属粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他小金属粒都在离它远去，说明星系在相互远离，这里运用的是主要一种思维方法类比法。
7. (2020·浙江衢州)气球常用作科学活动材料。以下是小科用气球完成的两个活动。
(1)悬挂在O点的两个带电气球，静止时位置如图甲所示，若左边大气球表面带正电荷，则右边小气球表面带______电荷；
(2)图乙是用气球充气建立的星系运动模型，能帮助我们理解星系运动的特点：所有的星系都在远离我们而去，离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大。由此可知宇宙在不断地______。
【答案】正 膨胀
【解析】
(1)[1]由图可知，两个气球相互排斥，根据电荷间相互作用规律可知：两个气球都带电，并且带的是同种电荷，左边气球带正电荷，右边气球也带正电荷。
(2)[2]实验时，可以在气球上画些小黑点，这些小黑点可看成是宇宙中的天体，对气球打气，气球膨胀，任意两个小黑点的距离都在增大，由此可以建立的星系运动模型，理解星系间的距离在不断地扩大，由此知道宇宙在不断地膨胀这一事实。
8. 宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体，是一切空间和时间的总合．近数世纪以来，科学家根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的现代科学理论，称为物理宇宙学．以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙”．宇宙大约是由4%的普通物质（包括我们人类和地球）、23%的暗物质和73%的暗能量构成．
萨尔•波尔马特、布莱恩•施密特以及亚当•里斯共同获得诺贝尔物理学奖．三人获奖的原因是他们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”．如图所示为宇宙加速膨胀的模型，其中引力使宇宙收缩，暗能量（相当于排斥力）使宇宙膨胀．
根据你学过的知识回答下面的问题：
（1）萨尔•波尔马特、布莱恩•施密特以及亚当•里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是：________
（2）关于宇宙加速膨胀的模型，下列观点中正确的是________
A．引力作用效果强
B．暗能量作用效果强
C．引力和暗能量作用效果相同
D．不能确定．
【答案】光年 B
【分析】
宇宙中恒星间距离非常大，为了表达方便，天文学家引入了光年这个单位，用来描述天体之间的距离．由宇宙加速膨胀模型知：天体引力作用使宇宙收缩，暗能量使宇宙膨胀．
【解析】
(1)萨尔⋅波尔马特、布莱恩⋅施密特以及亚当⋅里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是光年； (2)三位科学家理论的主要内容是：宇宙加速膨胀．由宇宙膨胀模型知：宇宙受到星系引力和暗能量(相当于排斥力)的作用，两者方向相反、效果相反．因为宇宙加速膨胀，所以暗能量作用效果更强一些．故选B.
9.
郭守敬望远镜
“星汉灿烂，若出其里”。漫天星光绝大多数都来自宇宙中的恒星。怎样知道这些遥远且炽热的恒星的成分呢？用光谱！我们知道，阳光通过三棱镜后会发生色散，形成一条按照一定顺序排列的彩色光带，我们称之为光谱。太阳是恒星，因此太阳的光谱是一种恒星光谱。恒星光谱包含了恒星的很多“户口”信息，比如化学成分、密度、气压、温度、恒星年龄等。恒星光谱除了包含恒星自身的信息之外，还能告诉我们恒星以及它所在的星系是在远离还是在靠近我们，甚至还能告诉我们远离或靠近的速度有多大。观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远。
光谱望远镜是获取恒星光谱的有力工具。目前世界上最好的光谱望远镜是由中国天文学家自主研制的，以元代著名天文学家、数学家、水利工程专家郭守敬名字命名的“郭守敬望远镜”，如图所示，它可以将接收到的恒星的光会聚后通过色散系统形成恒星光谱，进而获取恒星的信息。它能够同时观测4000个天体，是当今世界上光谱获取效率最高的望远镜。在刚刚过去的七年巡天观测中(所谓“巡天观测”，就好比是“给天上的星星做‘人口’普查”)，郭守敬望远镜共获取1125万条光谱，成为世界上第一个获取恒星光谱数突破千万量级的天文望远镜。我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕(音yún)的内扁外圆的结构，并取得了其它一些令世界瞩目的重大发现，这在某种程度上增强了人类寻找另一个“地球”和地外生命的信心！
日前，郭守敬望远镜已开启新一轮的“霸气”巡天观测征程。使用郭守敬望远镜可以“普查”银河系更多的恒星，以它的观测能力，北半球天空仍然有约一亿颗星可观测，可以让“普查”资料更全面、更详细，更好地帮助我们了解银河系的历史、现状和未来。
(1)恒星发出的光经郭守敬望远镜的光学系统形成恒星光谱的现象属于光的 现象。
(2)如图所示，阳光通过三棱镜，在光屏上呈现彩色光带，A、B是光带边缘的色光，则A为 ，B为 。
(3)若某恒星远离我们的速度为v，它跟我们之间的距离为s，则v与s的比值是 (选填“不变”或“变化”)的。
(4)已知“牧夫座星系团”距离我们约22亿光年时，它远离我们的速度约为4×104km/s，当该星系团距离我们约55亿光年时，它远离我们的速度约为 km/s。
【答案】色散 红光 紫光 不变 105
【解析】
(1)[1]光谱是三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，并按一定的顺序排列，所以是光的色散现象。
(2)[2][3]太阳光的光谱是红光在最上边，紫光在最下边，所以A为红光，B为紫光。
(3)[3]由短文可知，恒星远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，故v与s的比值是不变的。
(4)[5]因为v与s的比值不变，所以有
，v=105km/s
1. 下列说法错误的是
A．两块橡皮泥用力压紧后能粘在一起说明分子间存在引力
B．酒精与水混合后体积减小能说明分子间有空隙
C．原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕核转动
D．光年是时间的单位
【答案】D
【分析】
（1）物质是由大量分子组成的，分子在永不停息地做无规则运动；分子之间存在间隙，分子间存在相互的引力和斥力；
（2）原子是由原子核及核外电子组成，原子核几乎集中了原子所有质量；原子核由带正电的质子和不带电的中子组成；
（3）光年是长度单位，光年指的是光在真空中行走一年的距离．
【解析】
A. 两块橡皮泥用力压紧后能粘在一起，是因为分子间存在相互作用的引力，故A正确；
B. 酒精与水混合后体积减小能说明分子间有空隙，故B正确；
C. 原子是由位于原子中心的原子核和核外绕原子核做圆周运动的电子组成的，故C正确；
D. 光年是光在真空中行走一年的距离，是长度单位，故D错误．
故选D.
2. (2020·泰州)关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( )
A. 电子的发现，说明原子是可分的；
B. 同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥；
C. 地球绕太阳运动，说明太阳是宇宙的中心；
D. 质子、原子、电子是按照尺度由大到小的顺序排列的
【答案】A。
【解析】A．人们首先发现了电子，电子发现说明原子可以再分，故A正确；
B．电荷间的相互作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故B错误；
C．地球等行星绕太阳转动，太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心，故C错误；
D．电子和原子核构成原子，质子和中子构成原子核，按照尺度由大到小的顺序排列是原子、质子、电子，故D错误。故选A。
3. 下列按空间尺度由大到小排序正确的是
A．银河系、太阳系、地球、月球 B．太阳系、银河系、地球、月球
C．太阳系、银河系、月球、地球 D．银河系、太阳系、月球、地球
【答案】A
【解析】解答：宇宙由物质组成的，宇宙中拥有数十亿个星系，银河系只是其中之一，银河系很大，太阳系只是其中之一，地球是太阳系中一员比太阳小；月球是地球的卫星比地球小，故按由大到小的顺序排列是：银河系、太阳系、地球、月亮．
4. 下列是有关宇宙中黑洞的说法，其中正确的是( )
A．黑洞没有质量，所以相当于不存在
B．黑洞运动得极快，宇宙中唯有它的速度超过光速
C．黑洞是天文学家假想的天体，目前没有证据表明它的存在
D．黑洞是宇宙间最神秘的天体之一，它能吸引附近所有物质
【答案】D
【解析】
A．黑洞是恒星在核聚变反应的燃料耗尽后发生引力坍缩形成的，黑洞质量是非常大的，故A错误；
B．黑洞的速度小于光速，故B错误；
C．黑洞虽然观测不到，但是观察它对周围物体的引力作用，可以表明它的存在，故C错误；
D．黑洞质量非常大，它产生的引力场可以吸引附近的任何物质和辐射，光也无法逃逸，故D正确。
故选D。
5. 下列关于宇宙、物质及其结构的说法中正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，太阳绕地球运动
B．宇宙是由物质组成的，常见物质是由分子、原子构成的
C．太阳系中共有包括地球在内的九大行星
D．固体有一定的体积和形状，固体分子排列十分紧密，分子间没有间隙
【答案】B
【解析】
A．地球是太阳的一刻普通行星，在自转的同时绕太阳公转，故A错误；
B．宇宙是由物质组成的，物质是由分子或原子组成的，故B正确；
C．太阳系有八大行星，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星都绕太阳转动，故C错误；
D．固体有一定的体积和形状，固体分子排列十分紧密，但分子间仍有间隙，故D错误。
故选B。
6. 宇宙大千世界,从宏观到微观,从天体到原子,似乎都有那么多惊人的相似之处。如图,是太阳系模拟图,每个行星在各自的轨道上围绕恒星太阳运转,这与卢瑟福的 结构模型十分相似,其中,原子核相当于太阳,绕核运动的 _____就相当于行星。
【答案】原子核式 电子
【解析】 太阳系的结构与原子核式结构十分相似,其中,原子核相当于太阳,绕核运动的电子就相当于行星。
7. 在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是 。光年是 (填物理量名称)的单位。质子、中子、电子中不带电的是 。
【答案】宇宙 长度 中子
【解析】
[1]三者由大到小的排序是：宇宙到银河系到太阳系，所以尺度最大的是宇宙。
[2]光年是光在一年内所走的路程，是长度单位。
[3]质子带正电，中子不显电性，电子带负电，所以不带电的是中子。
8. 小刚在公园游玩时看见了一些现象，他从物理角度分析：阳光下，他看见自己在地面上留下了影子，可以用光的 知识来解释；看见红色的花朵是因为它 (填“反射”或“吸收”)红色光的缘故；站在桥上，看见湖水中另一个“自己”，他看见的自己是光的 形成的像。如图，2019年4月10号，人类首次拍摄到距离地球5500万光年的“黑洞”照片，再次印证了爱因斯坦广义相对论的正确性，“光年”是 单位。
【答案】直线传播 反射 反射 长度
【分析】
沿直线传播的光被不透明的物体挡住，在物体后面光照不到的地方形成影子；不透明物体的颜色由物体反射的色光决定；湖水中另一个“自己”是自己在水面形成的像，是光的反射形成的；光年是指光在一年中传播的距离。
【解析】
[1]阳光下，小明看见自己在地面上留下了影子，可以用光的直线传播来解释。
[2]看见公园中红色的花朵，是因为花朵反射红色光的缘故。
[3]小刚看见湖水中另一个“自己”是自己在水面形成的像，是光的反射形成的。
[4]光年是指光在一年中传播的距离，故光年是长度单位。
9. 如图所示，银河系是由群星和弥漫物质集合成的一个庞大天体系统。银河系发光部分的直径约(—光年)，最大厚度约为，像一个中央凸起四周扁平的旋转铁饼。银河系中有大约颗恒星，太阳只是银河系中的一颗普通恒星。恒星彼此之间相距很远。离太阳最近的比邻星也有之遥。太阳也是一个发光星体，它实质上是—个热气体(严格说是等离子体)球，由里向外分别为太阳核反应层、辐射层、对流层、太阳大气层。
(1)是表示 (填“时间”“温度”“质量”“密度”或“长度”)的单位；
(2)太阳光到达距太阳的比邻星需要的时间是 年；
(3)若银河系发光部分的体积约为，则银河系中恒星的密度为 颗/；
(4)目前人类使用的宇宙飞船的最快速度约为，则它从太阳系到最近的比邻星最少需要约 年。
【答案】长度 4 0.05
【解析】
(1)[1]由题意可知，表示光年，光年是指光在一年中走过的路程，是表示长度的单位。
(2)[2]由表示光在一年内走过的距离可知，太阳光到达距太阳的比邻星需要的时间为4年。
(3)[3] 银河系中恒星的密度为
(4)[4]光的传播速度为
人类使用的宇宙飞船的最快速度约为
是指光4年走的路程，通过相同的路程时，由可得
年=年
从太阳系到最近的比邻星最少需要约年。
专项七 从粒子到宇宙
4 宇宙探秘
【知识梳理】
1.人类认识宇宙的历程：
① 托勒玫 “地心说”
② 哥白尼“日心说”
③ 牛顿“万有引力定律”
2.宇宙是一个有层次的天体结构系统：
3.宇宙的量度：
① 光年（l.y.）：光在真空中行进一年所通过的距离。 1 l.y.=9.461×1015m。
② 天文单位（AU）：太阳到地球的平均距离（太阳系内天体间距离的基本单位）。 1AU=1.496×1011m
4.宇宙的起源：
① 大爆炸理论：（137亿年前） 说明宇宙在膨胀，星系在远离我们。
② 证据：谱线红移（光的多谱勒效应）。
【易混淆点】
一、 宇宙学说及相关概念
1． “地心说”：古希腊天文学家，托勒玫提出了以地球为宇宙的中心的“地心说”。
2． “日心说”：波兰天文学家哥白尼创立了“日心说”。
3． 银河系：由群星和弥漫物质集合而成的一个庞大的天体系统，称为银河系。
4． 光年：光在真空中一年所经过的距离作为长度单位，称为1光年(l.y)1i.y=9.46×1015m。
二、 宇宙构成：
1． 太阳是银河系中数亿千计的恒星中的一颗，而银河系又只是浩瀚宇宙中普通的一员。宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的。
2． 大爆炸理论认为，宇宙起始于一个“原始火球”。“原始火球”发生爆炸，这种爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间、空间。爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降。温度降低到一定程度时，逐步形成了行星和恒星、星系、星系团和超星系团等。
3． 根据哈勃定律的推断，星系在远离我们而去，提供了宇宙在膨胀的有力证据。
知识点一：宇宙
【探究重点】
1． 有一条横亘天际的光带，它是由群星和弥漫物质集中而成的一个庞大的天体系统称为银河系，银河系是宇宙中数以千亿计的星系中的一员。
2． 太阳系处于银河系的边缘，太阳系由八大行星和太阳组成，八大行星是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，月亮是地球的卫星，不是太阳系中的行星。
【典例分析】
1. 关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( )
A．分子间仅存在吸引力，不存在斥力
B．在原子核、电子和原子中，尺度最小的是原子
C．科学家在研究物质内部结构时，常用建立“模型”的方法
D．根据银河系的直径大约为8万光年可知，光年是时间单位
【答案】C
【解析】
A．分子之间同时存在引力和斥力，故A错误；
B．原子由原子核和核外电子组成，原子核包括质子和中子两部分。在原子、电子、质子中，尺度最小的是电子，故B错误；
C．科学家常采用建立模型的方法对物质结构进行研究，故C正确；
D．光年就是光在一年内传播的距离，是长度单位，故D错误。
故选C。
【真题操练】
2. 人类向物质世界两极进军的步伐正在加快，下列关于粒子和宇宙的说法中正确的是( )
A．原子由原子核和绕核运动的中子组成
B．将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明分子间存在着斥力
C．谱线“红移”现象说明目前宇宙仍在不断的膨胀
D．提出“夸克”设想的科学家是汤姆生
【答案】C
【分析】
原子由原子核和电子组成，分子间既有斥力也有引力；谱线“红移”现象说明了星球在远离地球；1961年，盖尔曼提出质子和中子是由夸克组成的设想。
【解析】
A．原子由原子核和绕核运动的电子组成，故A错误；
B．将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明分子间存在引力，故B错误；
C．谱线“红移”现象说明了星球在远离地球，即宇宙仍在不断膨胀，故C正确；
D．盖尔曼提出质子和中子是由夸克组成的，故D错误。
故选C。
知识点二：宇宙学说
【典例分析】
3. 经典力学和实验物理学的先驱 率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力的支持了 提出的“日心说”。
【答案】伽利略 哥白尼
【解析】
[1][2]伽利略是经典力学和实验物理学等的先驱，他率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地支持了哥白尼的日心说。
【真题操练】
4. 著名的天文学家、自然科学先驱 用“日心说”否定了影响人类数千年之久的“地心说”。伟大的物理学家 ，他发现日月星辰的运转与苹果下落等有着某些相似，经过长时间的探索，建立了著名的运动定律。(选填“居里夫人”、“哥白尼”、“牛顿”或“安培”)
【答案】哥白尼 牛顿
【解析】
[1]哥白尼用日心说否定了影响人类达千年之久的托勒密地心说，有力地推动了人类文明的进程；
[2]伟大的物理学家牛顿，在前人的研究积累上，奠定了具有划时代意义的经典物理学基础。他发现日月星辰的运转与苹果下落有某些相似之处，建立了物体运动三大定律。
知识点三：光年
【典例分析】
5. 2016年2 月，人类首次宣布探测到引力波，而爱因斯坦早在100多年前就预言了引力波的存在。此次探测到的引力波是来自于距离我们13亿光年处的两个巨大黑洞的“相撞”，则上文提到的光年是 (填写物理量名称)的单位。
【答案】长度
【解析】
光年表示光在一年内通过的距离，所以是长度单位。
【真题操练】
6. 光年是天文学中的 单位，若地球到月球的距离的为3.9×105km，则从地球向月球发出激光信号，经过 s可以收到返回信号｡
【答案】长度 2.6
【解析】
[1]光年，指的是光在一年种通过的距离，所以是长度单位。
[2]激光从地球到月球的时间
从地球向月球发出激光信号到收到返回信号的时间t总=2t=2×1.3s=2.6s
知识点四：粒子和宇宙
【典例分析】
7. 关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( )
A．摩擦起电可以产生电子
B．原子核由质子和电子组成
C．天体和分子一样都在永不停息做无规则运动
D．光年是长度单位
【答案】D
【解析】
A．摩擦起电过程是得到和失去电子的过程，因此其实质是电子的转移，不是产生电子，故A错误；
B．原子核由带正电的质子和不带电的中子组成的，故B错误；
C．大到天体、小到微观粒子都在不停地运动，宇宙中天体的位置在不停的变化，它们的运动是有一定规律的，故C错误；
D．光年代表光在一年内所走的路程，是长度单位，故D正确。
故选D。
【真题操练】
8. 按照物质的空间尺度从小到大的顺序，以下排列正确的是( )
A．原子、电子、银河系
B．质子、太阳系、地球
C．原子核、原子、太阳系
D．电子、银河系、地球
【答案】C
【解析】
质子和中子组成原子核，电子和原子核构成原子，原子构成分子，分子构成生物体，地球上有很多的生物体和其它物质，地球又是太阳系中的一颗行星，而太阳系只是银河系中的一个星系；故ABD错误、C正确。
故选C。
9. 快乐学习，轻松考试。请你写出：光在真空中传播速度是 ，距离太阳系最近的恒星系是半人马座，它的主星离地球有4.24光年，如果坐上光速飞船，到达那里需要 年。
【答案】3×108m/s 4.24
【解析】
[1]光在真空中传播速度是3×108m/s；半人马座的主星离地球4.24光年，即如果以光速运动，需要4.24年的时间。
[2]而光速飞船的速度即光速，故到达那里的时间需要4.24年。
1. 小华学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（ ）
A．原子是由原子核和核外电子组成的
B．在天文学中，用“光年”作为时间单位
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，地球是宇宙的中心
D．在摩擦起电的过程中，电荷的总量会增加
【答案】A
【解析】
试题分析：A、由原子的结构可知，原子是由原子核和核外电子组成的，故A正确；
B、在天文学中，光年表示光传播一年所通过的距离，是距离（长度）的单位，不是时间的单位，故B错误；
C、宇宙是没有中心的，太阳只是太阳系的中心，地球是太阳的一颗行星，故C错误；
D、摩擦起电不是创造了电荷，而是电荷发生了转移．摩擦起电的过程中，是电子由一个物体转移到另一个物体，并没有创造电，电荷总量是守恒的，故D错误．
故选A．
2. 关于粒子与宇宙，下列说法正确的是( )
A．分子间仅存在吸引力，不存在排斥力
B．物理学家汤姆生建立了原子的核式结构模型
C．手捏海绵，海绵体积变小，说明分子间有空隙
D．在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了电子
【答案】D
【解析】
A．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，故A错误；
B．物理学家卢瑟福建立了原子的核式结构模型，故B错误；
C．手捏海绵，海绵体积变小，是因为海绵的多孔结构，故C错误；
D．在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了电子，故D正确。
故选D。
3. (2020·江苏宿迁)对于粒子和宇宙，下列说法错误的是( )
A．宇宙是一个有层次的天体结构系统，其中恒星是绝对不动的
B．用手捋过的塑料细丝会散开，说明同种电荷相互排斥
C．电子、原子核、原子是按照由小到大的尺度排序的
D．美味佳肴香气扑鼻，说明分子处在永不停息的无规则运动中
【答案】A
【解析】
A．宇宙是一个有层次的天体结构系统，其中恒星也是不断运动的，绝对静止的天体是不存在的，故A错误，符合题意；
B．将塑料细丝一端握紧，用手从上向下捋几下，通过摩擦使细丝带上同种电荷，细丝张开，说明同种电荷相互排斥，故B正确，不符合题意；
C．常见粒子尺度由小到大排序：电子、原子核、原子、分子，故C正确，不符合题意；
D．美味佳肴香气扑鼻，说明分子在做永不停息地无规则运动，是一种扩散现象，故D正确，不符合题意。
故选A。
4. 关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是（ ）
A．宇宙是一个有层次的天体系统，太阳是宇宙的中心
B．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是可以再分
C．物质是由分子组成的，分子是不可再分的最小粒子
D．只要人的视力足够好，就能凭肉眼就能看到电子
【答案】B
【解析】
A．宇宙是一个有层次的天体系统，是由无数天体组成，太阳是宇宙中的一颗恒星，不是宇宙的中心，故A错误；
B．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是有结构的，故B正确；
C．物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，故C错误；
D．电子的体积非常小，人凭肉眼就是无法看到电子的，故D错误。
故选B。
5. 人们用分子动理论来初步解释热现象，以下几幅图中所描述的物理现象不符合分子动理论内容的是( )
【答案】D
【解析】卫星围绕地球转动是天体的宏观运动，不符合分子动理论内容，故D符合题意。
6. 如图所示，关于宇宙、银河系、太阳系的大小，正确的是( )
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
宇宙由物质组成的，宇宙中拥有数十亿个星系，银河系只是其中之一，银河系很大，太阳系只是其中之一。故按由大到小的顺序排列是：宇宙、银河系、太阳系。
故选C。
7. 物质世界多姿多彩,以下与物质有关的说法,正确的是
A．在质子、电子和原子中,尺度最小的是质子
B．银河系星盘的直径约为15万光年,其中光年是时间单位
C．天体和分子一样都处在永不停息的无规则运动中
D．原子结构与太阳系结构相似
【答案】D
【解析】
A．原子由原子核和核外电子组成，原子核包括质子和中子两部分，电子质量非常小，所以原子尺度最大，质子次之，电子最小，故A错误；
B．光年，就是光在一年内传播的距离，是长度单位，1光年=3×108m/s×3600s×24×365=9.4608×1015 m=9.4608×1012 km．故B错误；
C．宇宙中任何物质都在永不停息地运动，运动是绝对的，而静止则是相对的，但宇宙天体的运动符合牛顿的万有引力定律，其运动是有规律的，而分子是永不停息的无规则运动，故C错误；
D．原子结构类似于太阳系的结构，中心为原子核，核外为绕核转动的电子，故D正确。
8. 原子核由 和 组成。1911年卢瑟福发现了原子核式结构模型，该模型类似于 。
【答案】中子 质子 行星绕日
【解析】
[1][2][3]原子核是由质子和中子组成的，1911年卢瑟福发现了原子核式结构模型，该模型类似于行星绕日。
9. 通过现代观测技术，我们发现星系正在离我们而去。为了模拟这一现象，我们可用粘有小塑料粒的气球类比宇宙，小塑料粒可看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任意两颗小塑料粒之间的距离都在 ，模拟星系在远离我们而去，它提供了宇宙 (膨胀/塌缩)的证据。
【答案】变大 膨胀
【解析】
[1][2]为了形象地说明宇宙在膨胀，将一个粘有小塑料粒的气球看成宇宙，小塑料粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任意两颗小塑料粒之间的距离都在变大，星系在远离我们而去，这个事实提供了宇宙膨胀的证据。
10. 宇宙是一个有 的天体结构：2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，该黑洞距离我们5500万光年，“光年”是 (选填“时间”或“长度”)单位；单位是一个比较的标准，某时刻噪声监测设备的显示屏上显示49.20的数字，这个数字的单位是 。
【答案】层次 长度
【解析】
[1]宇宙是一个有层次的天体系统。
[2]光年，就是光在一年内传播的距离，是长度单位。
[3]噪声的单位是分贝，符号是dB，此时的噪声是49.20分贝，该装置是用来监测噪声强弱的仪器。
11. 如图所示，在吹一个表面画有许多斑点的气球时会发现，随着气球的鼓起，斑点间的距离在不断变化．从任何一点出发，其他的点都可以以它为中心向四周散开，并且距离越远散开的速度越快．如果我们把这个气球比作宇宙，试回答下列问题．
1. 根据多谱勒效应，当星系靠近观察者时，见到的星光光谱线向频率高的蓝光方向移动，反之则向红光方向移动．把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系．当我们把气球逐渐吹起时，以太阳系为观测中心，我们观测到的星系大多在向________ 光方向移动，也就是说它们都在________ （靠近/远离）太阳系，并且距离太阳系越远的星系移动的速度越________ （快/慢）．
2. 实验说明大多数星系之间的距离都在________ ，由此推测宇宙正处于________ 之中．
【答案】红 远离 快 变大 膨胀
【解析】
试题分析：（1）把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系．当我们把气球逐渐吹起时，气球上的斑点远离太阳系．以太阳系为观测中心，星光光谱线向频率低的红光方向移动．发光星体接近观测者时，星光光谱线向频率高的蓝光方向移动．科学家发现，我们所观测到的星系的星光光谱线大多向频率低的红光方向移动．即星系都在远离我们而去；星系离我们越远，运动的速度越快．
（2）观察表明星系间的距离在不断的扩大．根据现在绝大多数星系两两之间的距离都在增加这一现象，可以推测宇宙正在膨胀之中．所以科学家推测宇宙开始时是一个很小的奇点，在一次大爆炸后产生了我们今天所见的宇宙．
考点：探究太阳系及宇宙的历程；物理学方法．
12. 2020年10月26日，全年级组的同学和老师秋游来到了长沙方特东方神画，这是一座综合了激光多媒体、立体特效、微缩实景、真人秀等高科技设备资源，通过深度创意崭新诠释民间传统艺术，将中国五千年历史文化精粹与现代旅游产业完美结合的全新概念主题公园。融入了女娲补天、牛郎织女、孟姜女等多个民间神话传说故事，以一种现代人喜闻乐见的方式，将华夏历史文明以一种全新而震撼的面貌展现在游客面前，将为游客呈现一个丰富多彩的“神话王国”。请根据"牛郎织女"的神话故事，运用相关的物理知识进行计算：
(1)织女星与地球相距2.6×1014km，若牛郎从地球以光速飞行去织女星寻找织女，需要多少年？
(2)牛郎星到织女星的距离为16光年，即相隔多少千米？(1年按3.2×107s计算，最终结果均保留1位小数)(1)27.1【答案】年；(2)1.5×1014km
【解析】
解：(1)牛郎从地球以光速飞行去织女星寻找织女，需要的时间
≈8.67×108s≈27.1年
(2)牛郎星和织女星的距离约为16光年，即光从牛郎星沿直线传播到织女星需要16年，牛郎星与织女星的距离约
s′=16×9.4608×1012km=1.5×1014km
答：(1)若牛郎从地球以光速飞行去织女星寻找织女，需要27.1年；
(2)牛郎星到织女星的距离为16光年，即相隔1.5×1014千米。
1. 在人类对世界的探索和认识中，伽利略利用自制的望远镜进行了大量天文观测，支持了哥白尼的（ ）
A．日心说 B．地心说 C．星云说 D．大爆炸说
【答案】A
【分析】
伽利略率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的日心说。
【解析】
经典力学和实验物理学的先驱伽利略率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的日心说。
故选A。
2. 下列说法正确的是( )
A．富兰克林提出了丝绸摩擦过的玻璃棒带负电这一观念( )
B．19世纪末，物理学家汤姆生利用α粒子轰击金箔发现了电子
C．物理学家卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型
D．波兰天文学家哥白尼提出了“地心说”
【答案】C
【解析】
A．富兰克林提出的是丝绸摩擦过的玻璃棒带正电这一观念，故A错误；
B．汤姆生确实是发现了电子，而α粒子轰击金箔的实验是由卢瑟福进行的，从而建立了原子的核式结构模型，B错误；
C．物理学家卢瑟福建立了类似行星绕日的原子核式结构模型，故C正确；
D．哥白尼提出的是“日心说”，故D错误。
故选C。
3. 小明在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（ ）
A．雪花漫天飞舞说明分子在做无规则运动
B．依据卢瑟福的原子核式结构模型理论，在原子中带正电的是中子
C．破镜难以重圆是由于分子之间有斥力
D．光年是一个长度单位
【答案】D
【解析】
A．由于分子运动是肉眼看不见的，所以，雪花漫天飞舞是物质的机械运动，不是分子的运动，故A错误；
B．依据卢瑟福的原子行星模型理论，在原子中有带正电的原子核，故B错误；
C．“破镜难重圆”是因为破镜碎片间的距离没有达到分子相互作用的距离，不是因为分子间存在着排斥力，故C错误；
D．光年表示光一年内通过的路程，即光年是一个长度单位，故D正确。
故选D。
4. 北京时间2019 年4 月10日21时，首张黑洞照片全球发布，露出真容的黑洞，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65 亿倍，黑洞是一种质量极大的密实天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去。下列说法中错误的是( )
A．光年是长度单位 B．黑洞的密度非常大
C．黑洞强大的引力是分子间的引力 D．人眼无法直接看见黑洞内部
【答案】C
【解析】
A．光年是指光在一年时间里所传播的距离，是长度单位，故A正确，不符合题意；
B．黑洞的质量约为太阳的65亿倍，可以说明黑洞的密度非常大，故B正确不符合题意；
C．黑洞是宏观天体，该引力属于万有引力，不是分子间的引力，故C错误，符合题意；
D．黑洞是一种质量极大的密实天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去，所以人眼无法直接看见黑洞内部，故D正确，不符合题意。
故选C。
5. 小明同学在期中复习时，自主进行了知识的梳理，在他的笔记本中有部分是这样整理的：
①用托盘天平测量物体的质量时，必须用镊子夹取砝码；
②1千克的铁比1千克的木头重；
③宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸；
④光年是时间单位。
请你来帮他检查一下，以上的结论中归纳有错误的是
A．②④ B．①② C．②③ D．①④
【答案】A
【解析】
①用托盘天平测量物体的质量时，必须用镊子夹取砝码，操作正确；
②1千克的铁和1千克的木头质量相同，重力相同，故错误；
③宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸，说法正确；
④光年是光在一年内通过的距离，是长度单位，故错误。
因此归纳有错误的是A.
6. 如图所示，粘有金属小颗粒的气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他小金属粒都在离它远去。同理正在发生膨胀的宇宙，星系在 ，这种研究物理问题的方法叫做 法。
【答案】相互远离 类比
【解析】
[1][2]将一个粘有小金属粒的气球看着宇宙，金属粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他小金属粒都在离它远去，说明星系在相互远离，这里运用的是主要一种思维方法类比法。
7. (2020·浙江衢州)气球常用作科学活动材料。以下是小科用气球完成的两个活动。
(1)悬挂在O点的两个带电气球，静止时位置如图甲所示，若左边大气球表面带正电荷，则右边小气球表面带______电荷；
(2)图乙是用气球充气建立的星系运动模型，能帮助我们理解星系运动的特点：所有的星系都在远离我们而去，离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大。由此可知宇宙在不断地______。
【答案】正 膨胀
【解析】
(1)[1]由图可知，两个气球相互排斥，根据电荷间相互作用规律可知：两个气球都带电，并且带的是同种电荷，左边气球带正电荷，右边气球也带正电荷。
(2)[2]实验时，可以在气球上画些小黑点，这些小黑点可看成是宇宙中的天体，对气球打气，气球膨胀，任意两个小黑点的距离都在增大，由此可以建立的星系运动模型，理解星系间的距离在不断地扩大，由此知道宇宙在不断地膨胀这一事实。
8. 宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体，是一切空间和时间的总合．近数世纪以来，科学家根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的现代科学理论，称为物理宇宙学．以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙”．宇宙大约是由4%的普通物质（包括我们人类和地球）、23%的暗物质和73%的暗能量构成．
萨尔•波尔马特、布莱恩•施密特以及亚当•里斯共同获得诺贝尔物理学奖．三人获奖的原因是他们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”．如图所示为宇宙加速膨胀的模型，其中引力使宇宙收缩，暗能量（相当于排斥力）使宇宙膨胀．
根据你学过的知识回答下面的问题：
（1）萨尔•波尔马特、布莱恩•施密特以及亚当•里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是：________
（2）关于宇宙加速膨胀的模型，下列观点中正确的是________
A．引力作用效果强
B．暗能量作用效果强
C．引力和暗能量作用效果相同
D．不能确定．
【答案】光年 B
【分析】
宇宙中恒星间距离非常大，为了表达方便，天文学家引入了光年这个单位，用来描述天体之间的距离．由宇宙加速膨胀模型知：天体引力作用使宇宙收缩，暗能量使宇宙膨胀．
【解析】
(1)萨尔⋅波尔马特、布莱恩⋅施密特以及亚当⋅里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是光年； (2)三位科学家理论的主要内容是：宇宙加速膨胀．由宇宙膨胀模型知：宇宙受到星系引力和暗能量(相当于排斥力)的作用，两者方向相反、效果相反．因为宇宙加速膨胀，所以暗能量作用效果更强一些．故选B.
9.
郭守敬望远镜
“星汉灿烂，若出其里”。漫天星光绝大多数都来自宇宙中的恒星。怎样知道这些遥远且炽热的恒星的成分呢？用光谱！我们知道，阳光通过三棱镜后会发生色散，形成一条按照一定顺序排列的彩色光带，我们称之为光谱。太阳是恒星，因此太阳的光谱是一种恒星光谱。恒星光谱包含了恒星的很多“户口”信息，比如化学成分、密度、气压、温度、恒星年龄等。恒星光谱除了包含恒星自身的信息之外，还能告诉我们恒星以及它所在的星系是在远离还是在靠近我们，甚至还能告诉我们远离或靠近的速度有多大。观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远。
光谱望远镜是获取恒星光谱的有力工具。目前世界上最好的光谱望远镜是由中国天文学家自主研制的，以元代著名天文学家、数学家、水利工程专家郭守敬名字命名的“郭守敬望远镜”，如图所示，它可以将接收到的恒星的光会聚后通过色散系统形成恒星光谱，进而获取恒星的信息。它能够同时观测4000个天体，是当今世界上光谱获取效率最高的望远镜。在刚刚过去的七年巡天观测中(所谓“巡天观测”，就好比是“给天上的星星做‘人口’普查”)，郭守敬望远镜共获取1125万条光谱，成为世界上第一个获取恒星光谱数突破千万量级的天文望远镜。我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕(音yún)的内扁外圆的结构，并取得了其它一些令世界瞩目的重大发现，这在某种程度上增强了人类寻找另一个“地球”和地外生命的信心！
日前，郭守敬望远镜已开启新一轮的“霸气”巡天观测征程。使用郭守敬望远镜可以“普查”银河系更多的恒星，以它的观测能力，北半球天空仍然有约一亿颗星可观测，可以让“普查”资料更全面、更详细，更好地帮助我们了解银河系的历史、现状和未来。
(1)恒星发出的光经郭守敬望远镜的光学系统形成恒星光谱的现象属于光的 现象。
(2)如图所示，阳光通过三棱镜，在光屏上呈现彩色光带，A、B是光带边缘的色光，则A为 ，B为 。
(3)若某恒星远离我们的速度为v，它跟我们之间的距离为s，则v与s的比值是 (选填“不变”或“变化”)的。
(4)已知“牧夫座星系团”距离我们约22亿光年时，它远离我们的速度约为4×104km/s，当该星系团距离我们约55亿光年时，它远离我们的速度约为 km/s。
【答案】色散 红光 紫光 不变 105
【解析】
(1)[1]光谱是三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，并按一定的顺序排列，所以是光的色散现象。
(2)[2][3]太阳光的光谱是红光在最上边，紫光在最下边，所以A为红光，B为紫光。
(3)[3]由短文可知，恒星远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，故v与s的比值是不变的。
(4)[5]因为v与s的比值不变，所以有
，v=105km/s
1. 下列说法错误的是
A．两块橡皮泥用力压紧后能粘在一起说明分子间存在引力
B．酒精与水混合后体积减小能说明分子间有空隙
C．原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕核转动
D．光年是时间的单位
【答案】D
【分析】
（1）物质是由大量分子组成的，分子在永不停息地做无规则运动；分子之间存在间隙，分子间存在相互的引力和斥力；
（2）原子是由原子核及核外电子组成，原子核几乎集中了原子所有质量；原子核由带正电的质子和不带电的中子组成；
（3）光年是长度单位，光年指的是光在真空中行走一年的距离．
【解析】
A. 两块橡皮泥用力压紧后能粘在一起，是因为分子间存在相互作用的引力，故A正确；
B. 酒精与水混合后体积减小能说明分子间有空隙，故B正确；
C. 原子是由位于原子中心的原子核和核外绕原子核做圆周运动的电子组成的，故C正确；
D. 光年是光在真空中行走一年的距离，是长度单位，故D错误．
故选D.
2. (2020·泰州)关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( )
A. 电子的发现，说明原子是可分的；
B. 同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥；
C. 地球绕太阳运动，说明太阳是宇宙的中心；
D. 质子、原子、电子是按照尺度由大到小的顺序排列的
【答案】A。
【解析】A．人们首先发现了电子，电子发现说明原子可以再分，故A正确；
B．电荷间的相互作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故B错误；
C．地球等行星绕太阳转动，太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心，故C错误；
D．电子和原子核构成原子，质子和中子构成原子核，按照尺度由大到小的顺序排列是原子、质子、电子，故D错误。故选A。
3. 下列按空间尺度由大到小排序正确的是
A．银河系、太阳系、地球、月球 B．太阳系、银河系、地球、月球
C．太阳系、银河系、月球、地球 D．银河系、太阳系、月球、地球
【答案】A
【解析】解答：宇宙由物质组成的，宇宙中拥有数十亿个星系，银河系只是其中之一，银河系很大，太阳系只是其中之一，地球是太阳系中一员比太阳小；月球是地球的卫星比地球小，故按由大到小的顺序排列是：银河系、太阳系、地球、月亮．
4. 下列是有关宇宙中黑洞的说法，其中正确的是( )
A．黑洞没有质量，所以相当于不存在
B．黑洞运动得极快，宇宙中唯有它的速度超过光速
C．黑洞是天文学家假想的天体，目前没有证据表明它的存在
D．黑洞是宇宙间最神秘的天体之一，它能吸引附近所有物质
【答案】D
【解析】
A．黑洞是恒星在核聚变反应的燃料耗尽后发生引力坍缩形成的，黑洞质量是非常大的，故A错误；
B．黑洞的速度小于光速，故B错误；
C．黑洞虽然观测不到，但是观察它对周围物体的引力作用，可以表明它的存在，故C错误；
D．黑洞质量非常大，它产生的引力场可以吸引附近的任何物质和辐射，光也无法逃逸，故D正确。
故选D。
5. 下列关于宇宙、物质及其结构的说法中正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，太阳绕地球运动
B．宇宙是由物质组成的，常见物质是由分子、原子构成的
C．太阳系中共有包括地球在内的九大行星
D．固体有一定的体积和形状，固体分子排列十分紧密，分子间没有间隙
【答案】B
【解析】
A．地球是太阳的一刻普通行星，在自转的同时绕太阳公转，故A错误；
B．宇宙是由物质组成的，物质是由分子或原子组成的，故B正确；
C．太阳系有八大行星，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星都绕太阳转动，故C错误；
D．固体有一定的体积和形状，固体分子排列十分紧密，但分子间仍有间隙，故D错误。
故选B。
6. 宇宙大千世界,从宏观到微观,从天体到原子,似乎都有那么多惊人的相似之处。如图,是太阳系模拟图,每个行星在各自的轨道上围绕恒星太阳运转,这与卢瑟福的 结构模型十分相似,其中,原子核相当于太阳,绕核运动的 _____就相当于行星。
【答案】原子核式 电子
【解析】 太阳系的结构与原子核式结构十分相似,其中,原子核相当于太阳,绕核运动的电子就相当于行星。
7. 在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是 。光年是 (填物理量名称)的单位。质子、中子、电子中不带电的是 。
【答案】宇宙 长度 中子
【解析】
[1]三者由大到小的排序是：宇宙到银河系到太阳系，所以尺度最大的是宇宙。
[2]光年是光在一年内所走的路程，是长度单位。
[3]质子带正电，中子不显电性，电子带负电，所以不带电的是中子。
8. 小刚在公园游玩时看见了一些现象，他从物理角度分析：阳光下，他看见自己在地面上留下了影子，可以用光的 知识来解释；看见红色的花朵是因为它 (填“反射”或“吸收”)红色光的缘故；站在桥上，看见湖水中另一个“自己”，他看见的自己是光的 形成的像。如图，2019年4月10号，人类首次拍摄到距离地球5500万光年的“黑洞”照片，再次印证了爱因斯坦广义相对论的正确性，“光年”是 单位。
【答案】直线传播 反射 反射 长度
【分析】
沿直线传播的光被不透明的物体挡住，在物体后面光照不到的地方形成影子；不透明物体的颜色由物体反射的色光决定；湖水中另一个“自己”是自己在水面形成的像，是光的反射形成的；光年是指光在一年中传播的距离。
【解析】
[1]阳光下，小明看见自己在地面上留下了影子，可以用光的直线传播来解释。
[2]看见公园中红色的花朵，是因为花朵反射红色光的缘故。
[3]小刚看见湖水中另一个“自己”是自己在水面形成的像，是光的反射形成的。
[4]光年是指光在一年中传播的距离，故光年是长度单位。
9. 如图所示，银河系是由群星和弥漫物质集合成的一个庞大天体系统。银河系发光部分的直径约(—光年)，最大厚度约为，像一个中央凸起四周扁平的旋转铁饼。银河系中有大约颗恒星，太阳只是银河系中的一颗普通恒星。恒星彼此之间相距很远。离太阳最近的比邻星也有之遥。太阳也是一个发光星体，它实质上是—个热气体(严格说是等离子体)球，由里向外分别为太阳核反应层、辐射层、对流层、太阳大气层。
(1)是表示 (填“时间”“温度”“质量”“密度”或“长度”)的单位；
(2)太阳光到达距太阳的比邻星需要的时间是 年；
(3)若银河系发光部分的体积约为，则银河系中恒星的密度为 颗/；
(4)目前人类使用的宇宙飞船的最快速度约为，则它从太阳系到最近的比邻星最少需要约 年。
【答案】长度 4 0.05
【解析】
(1)[1]由题意可知，表示光年，光年是指光在一年中走过的路程，是表示长度的单位。
(2)[2]由表示光在一年内走过的距离可知，太阳光到达距太阳的比邻星需要的时间为4年。
(3)[3] 银河系中恒星的密度为
(4)[4]光的传播速度为
人类使用的宇宙飞船的最快速度约为
是指光4年走的路程，通过相同的路程时，由可得
年=年
从太阳系到最近的比邻星最少需要约年。
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