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第十章 从粒子到宇宙
10.5 宇宙深处
一．选择题
1．随着科学技术的进步，我国在航天领域取得了举世瞩目的成就，对宇宙的探索在不断深入。以下所述的航天器或星体中距离地球最远的是（ ）
A．执行导航任务的北斗系列卫星 B．月球上行走的“玉兔”月球车
C．在轨运行的“天宫二号”空间站 D．正在运行的“天问一号”火星探测器
2．中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，一步步迈进探索星辰大海的伟大征程。下列星球空间尺度最大的是（ ）
A．地球 B．月球 C．火星 D．太阳
3．将太阳系、银河系、地月系、总星系，按尺度从大到小排列，正确的是（ ）
A．银河系、总星系、太阳系、地月系
B．总星系、银河系、太阳系、地月系
C．总星系、太阳系、银河系、地月系
D．地月系、太阳系、银河系、总星系
4．茫茫宇宙，浩瀚无垠，要描述宇宙天体间的距离，最方便的单位是（ ）
A．年 B．千米 C．米 D．光年
5．下列关于宇宙的说法，正确的是（ ）
A．宇宙是由银河系和太阳系组成的
B．宇宙是由地球和银河系组成的
C．太阳系中只有八大行星绕太阳运行
D．宇宙中目前人们观测到的星系约有1000亿个，银河系是其中的一员
6．哈勃望远镜使我们感受到宇宙的浩瀚，电子显微镜使我们认识到微观世界的深邃。关于宇宙和粒子，下列说法错误的是（ ）
A．天体之间和分子之间都存在着相互作用力
B．电子绕原子核运动与地球绕太阳运动相似
C．人类对宇宙和微观世界的探索将不断深入
D．用光年表示宇宙时间，用纳米量度分子大小
7．如图的示意图中，能反映宇宙银河系、太阳系之间大小关系的是（ ）
A． B．
C． D．
（多选）8．2021年5月15日，我国“天问一号”探测器成功登陆火星，火星上首次留下中国人的印迹，下列关于人类对宇宙的认识，正确的是（ ）
A．火星是太阳系中的行星
B．火星是太阳系的中心
C．太阳是银河系中普通的一员
D．太阳是宇宙中唯一发光的天体
二．填空题
9．已知光的速度是每秒行走300 000km，经历一年时间光行走 km，已知光从银河系的一边射出，当光到达对边时所经历的时间是70 000年，则银河系的范围是 km。
10．为了形象地说明宇宙扩张学说，物理课本上用一个黏有小金属粒的气球做演示实验，该实验将黏有小金属粒的气球看成宇宙， 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，这主要运用的一种思维方法是 。（选填“等效法”、“类比法”或“转换法”）天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，这一现象说明星系在 我们而去。
11．宇宙是一个有 的天体结构系统，我们看到的太阳只是银河系中一颗普通的 （选填“行星”或“恒星”），科学家通过对星系光谱的研究发现，所有的星系都在远离我们而去，这说明宇宙在 （填“膨胀”或“减小”）。
12．宇宙诞生于距今约137亿年的一次 ， 的核式结构模型与太阳系相似，其中原子的质量主要集中在 上。织女星与地球的距离为24.5光年，我们在地球上所看到的织女星的星光是织女星在 年前发出的光，光年是 单位。
13．①太阳系是一个完美无比的整体，它的核心就是太阳。我们的家园是地球，离地球最近的一颗恒星是 。太阳是一个极其巨大的、炽热的气体球，在那里不断释放氢核聚变产生的核能，它向太空稳定地辐射出光和热，其中有 （选填“极大多数”、“部分”、“少数”或“极少数”）到达地球，成为地球上最基本、最重要的能量来源。
②天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而做匀速直线运动，离我们越远的星体，背离我们匀速直线运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v＝Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定。请你从“运动和力“的关系分析星体做匀速直线运动的原因是 ；由上述天文观测结果，可估算宇宙年龄（即星体运动的时间），其计算式为T＝ 。
三．综合能力题
14．阅读分析题
黑洞与宇宙
由全球多个国家和地区的科研人员组成，包括中国科学院上海天文台在内的一些国内机构参与了此次国际合作，他们利用分布在世界各地的射电望远镜，组成一台巨大的虚拟望远镜，其口径相当于地球直径，该望远镜“拍照”重点，黑洞是对象之一，就是位于银河系中心的“人马座A”。北京时间2019年4月10日晚9时许，包括中国在内，全球多地天文学家同步公布了首张黑洞真容，如图所示。
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸，当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质，由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。
黑洞是宇宙众多天体的一种“宇宙大爆炸”理论认为，宇宙是由一个致密炽热的点，于一次大爆炸后膨胀形成的。不同星体的远离速度和离我们的距离s成正比，即“v＝Hs”，式中H为一常数，称为哈勃常数（已由天文观察测定）。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远
（1）在银河系中心的天体是 。
A．中子星
B．太阳
C．黑洞
D．恒星
（2）假设一艘宇宙飞船靠近黑洞，它的质量将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（3）在黑洞的形成过程中，密度 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（4）关于宇宙的起源，下列说法中与大多数宇宙科学家的观点不一致的是 。
A．谱线红移现象说明所有星系都在靠近我们
B．大爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间、空间
C．大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降
D．宇宙温度下降至一定程度，逐步形成超星系团、星系团、星系及恒星、行星等
（5）由“v＝Hs”及我们所学的速度公式，假设某星体在宇宙大爆炸后远离我们的时间为t，其计算式为t＝ （用“哈勃常数H”表示）。
答案
1 2 3 4 5 6 7 8
D D B D D D C AC
9、9.4608×1012km 6.62×1017km
10、小金属粒 类比法 远离
11、层次 恒星 膨胀
12、大爆炸 原子核 24.5 长度
13、①太阳 极少数 ②运动的星体不受阻力作用，由牛顿第一定律可知其将一直做匀速直线运动
14、（1）C （2）不变 （3）变大 （4）A （5）
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