7.4宇宙探秘（考点解读）（解析版）

7.4\o"7.4宇宙探秘"宇宙探秘（考点解读）（解析版）知识导航知识导航知识点讲解知识点讲解1、从“地心说”到“日心说”（1）公元2世纪，古希腊天文学家托勒玫提出了以地球为宇宙中心的“地心说”他认为天上的日月星辰都绕着人类所居住的地球旋转。（2）16世纪初期，波兰天文学家哥白尼为代表的许多科学家对托勒玫的“地心说”提出质疑，并创立了“日心说”——太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕着太阳按一定的周期运动。（3）牛顿创立了万有引力理论，使人们第一次用统一的理论来认识神秘的天体运动。（4）20世纪以来随着天文观测技术的发展包括哈勃空间望远镜在内的一批天文探测设备投入工作，在众多天文学家、物理学家的协同努力下，获得了许多重要发现，现在人类对宇宙的认识已经远远超越了哥白尼时代。2、星空世界（1）宇宙是一个有层次的天体系统，这一系统层次由高到低可分为：宇宙→超星系团→星系团→星系（如：银河系）→恒星（如：太阳）→行星（如：地球、火星）→卫星（如：月亮）。（2）光年——“量天尺”的单位：天体之间相距遥远，用米、千米作为距离单位很不方便为此天文学中采用了一些特殊的长度做距离单位；例如人们将光在真空中传播一年所经过的距离作为长度单位称为1光年；1光年=9.46x1015m。（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，它好像是一个中央突起四周扁平的旋转铁饼，直径大约为8万光年；太阳是银河系中数以千亿计的恒星中的一颗，而银河系又只是浩瀚宇宙中普通的一员，目前人们观测到的星系约为1000亿个。仙女星系是离银河系较近的星系，它距离我们超过200万光年。（4）人们认识到,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。（5）宇宙的起源：大多数宇宙科学家都认定，宇宙诞生于约137亿年前的一次大爆炸。大爆炸理论认为，宇宙起始于一个“原始火球”。在“原始火球”里，温度和密度都高得无法想象，这时物质的状态至今还无法描述，这种状态可能极不稳定。最终“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。典例分析＋变式训练考点1从“地心说”到“日心说”【典例1-1】最早提出“日心说”的科学家是（）A．伽利略 B．哥白尼 C．爱因斯坦 D．牛顿【答案】B。【解答】解：最早提出“日心说”的科学家是哥白尼。故选：B。【典例1-2】将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，这个现象说明分子间存在相互作用的引力；如图所示是著名天文学家、自然科学先驱哥白尼，他用“日心说”否定了影响人类长达千年之久的“地心说”，有力地推动了人类文明的进程。【答案】相互作用的引力；哥白尼。【解答】解：两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，说明分子间存在相互作用的引力；尼古拉哥白尼在40岁时提出了日心说，更正了人们的宇宙观，解放了人们的思想，其著作《天体运行论》被认为是现代天文学的起步点，为推动科学革命作出了重要贡献。故答案为：相互作用的引力；哥白尼。【典例1-3】现代宇宙观认为宇宙没有中心（选填“太阳是宇宙的中心”、“银河系是宇宙的中心”或“宇宙没有中心”），现代天文观察发现星系在远离我们而去，由此推测宇宙在膨胀（选填“坍塌”或“膨胀”）。【答案】宇宙没有中心；膨胀。【解答】解：现代宇宙观认为宇宙没有中心，现代天文观察发现星系在远离我们而去，由此推测宇宙在不断的膨胀。故答案为：宇宙没有中心；膨胀。【变式1-1】下列各选项中，属于物理学先驱哥白尼的成就的是（）A．提出“相对论” B．提出“日心说” C．构建了运动学三大定律 D．用实验驳斥了亚里士多德的落体观点【答案】B。【解答】解：根据物理学史，哥白尼的贡献是提出了日心体系，用“日心说”否定了托勒密的“地心说”来解决；爱因斯坦提出了相对论，牛顿构建了运动学三大定律，伽利略用实验驳斥了亚里士多德的落体观点。故ACD错误，B正确。故选：B。【变式1-2】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，并做了著名的比萨斜塔实验，被誉为经典力学和实验物理学先驱的是伽利略；光在真空中的传播速度是3×108m/s。【答案】伽利略；3×108。【解答】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，并做了著名的比萨斜塔实验，被誉为经典力学和实验物理学先驱的是伽利略；光在真空中的传播速度是3×108m/s。故答案为：伽利略；3×108。【变式1-3】物理学是研究自然界的物质、相互作用和运动规律的自然科学。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，支持了哥白尼日心说。【答案】运动规律；伽利略。【解答】解：物理学是研究自然界的物质、相互作用和运动规律的自然科学；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，有力地支持了哥白尼的日心说。故答案为：运动规律；伽利略。考点2星空世界【典例2-1】关于粒子与宇宙，下列事实与对应的推论正确的是（）A．固体很难被压缩——分子间没有空隙 B．汤姆生发现电子——原子是可分的 C．星系离地球远去——宇宙正在收缩 D．地球绕太阳运动——太阳是宇宙中心【答案】B。【解答】解：A：固体很难被压缩是因为分子之间由斥力，故A错；B：汤姆生发现电子说明原子是可分的，故B正确；C：星系离地球远去说明宇宙正在膨胀，故C错；D：地球绕太阳运动不能说明太阳是宇宙的中心，故D错；故选：B。【典例2-2】小明在学完“从粒子到宇宙”的知识后，有以下认识，其中正确的是（）A．用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒因得到电子而带正电 B．摩擦起电是通过摩擦的方法创造了电荷 C．太阳系、银河系、电子、质子是按空间尺度由大到小排序的 D．人们常用光年量度宇宙距离，用纳米量度分子大小【答案】D。【解答】解：A、用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒因失去电子而带正电，故A错误；B、摩擦起电并不是创造了电荷，只是电子从一个物体转移到了另一个物体，故B错误；C、太阳系的空间尺度小于银河系，质子的空间尺度大于电子，所以按空间尺度由大到小排序应该为银河系、太阳系、质子、电子，故C错误；D、天文学中常用光年量度宇宙距离；探究微观世界时常用纳米量度分子大小，故D正确。故选：D。【典例2-3】宇宙是一个有（选填“有”或“无”）层次的天体结构系统，天体之间相距遥远，天文学中常用光年做长度单位。火星是太阳系中的一个行（选填“恒”、“行”或“卫”）星。【答案】有；光年；行。【解答】解：宇宙是一个有层次的天体结构系统；天体之间非常遥远，而光速是目前人类认知中速度最快的，所以我们用光在一年内传播的距离——光年来作为天文学中的长度单位。火星是太阳系中的一颗行星。故答案为：有；光年；行。【变式2-1】下列物体的尺度从小到大排列顺序正确的是（）A．原子核、质子、电子、银河系、太阳、地球、月球 B．质子、原子核、中子、太阳、地球、月球、银河系 C．电子、原子核、原子、月球、地球、太阳、银河系 D．原子、原子核、质子、月球、太阳、地球、银河系【答案】C。【解答】解：原子核是由带正电的质子与不带电的中子组成，电子和原子核构成原子，原子构成分子，月球是地球的卫星，地球又是太阳系中的一颗行星，而太阳系是银河系中的一个普通星系。故从小到大的顺序为：电子、原子核、原子、月球、地球、太阳、银河系。故选：C。【变式2-2】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。【解答】解：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＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km．故B错误；C、天体运动是有规律的，分子永不停息地做无规则运动。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。故选：D。【变式2-3】天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度远离我们而去，离我们越远的星体，远离我们运动的速度（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和离我们的距离r成正比，即“v＝Hr”式中H为一常数，称为哈勃常数（已由天文观察测定）。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个“原始火球”发生大爆炸开始形成的。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，这一结果与上述天文观察一致。由上述理论和天文观察结果，可估算宇宙的年龄T，其计算式为T＝。根据近期观察，哈勃常数H＝3×10﹣2m/（s•l．y。），其中，光年（l．y。）是光在一年中行进的距离，由此可估算得宇宙的年龄约为100亿年。【答案】；100。【解答】解：不同的星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v＝Hr；假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，则有：r＝vT；联立求解可得到时间T＝，一光年＝3×108m/s•年代入数据T＝＝1010年＝100亿年。故答案为：；100。巩固训练一、选择题。1．（2022秋•江陵县期末）关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是（）A．地球是宇宙的中心，恒星是绝对不动的 B．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是可分的 C．闻气味能鉴别醋和酱油是因为分子间有相互作用力 D．将两块表面平滑的铅块压紧后，它们会粘在一起是因为分子在运动【答案】B。【解答】解：A、地球为太阳的一颗行星，不是宇宙的中心；每个天体都在运动，所谓的静止是相对的，故A错误；B、英国物理学家汤姆生发现了比原子小得多的带负电荷的电子，从而揭示了原子是有结构的，故B正确；C、鼻子可以闻到醋和酱油的气味，是因为醋和酱油分子运动到了空气中，故C错误；D、将两块表面平滑的铅块压紧后，它们会粘在一起，这表明分子间存在引力，故D错误。故选：B。2．（2022•市中区校级模拟）为了揭示大自然的奥秘，科学家们不懈探索。下列说法错误的是（）A．汤姆生发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的 B．卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型 C．近代科学家提出质子和电子都是由被称为夸克的更小微粒构成的 D．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【答案】C。【解答】解：A、物理学家汤姆生发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的（即原子是有结构的），故A正确；B、物理学家卢瑟福和他的同事们根据α粒子散射实验，提出了类似行星绕日的原子核式结构模型，故B正确；C、近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小微粒构成的，故C不正确；D、宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的，它在不断的膨胀中，故D正确。故选：C。3．（2022春•工业园区校级期末）关于粒子和宇宙，下列认识，其中正确的是（）A．春天柳絮纷飞，说明分子在做永不停息的无规则运动 B．酒精和水混合后体积减小，是因为分子间有吸引力 C．根据银河系的直径大约为8万光年，可知光年是时间单位 D．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【答案】D。【解答】解：A、柳絮漫天飞舞属于固体小颗粒做的机械运动，不能说明分子在永不停息地做无规则运动，故A错误；B、酒精与水混合后总体积减小，表明分子间有空隙，故B错误；C、光年是光在真空中行走一年的距离，是长度单位，故C错误；D、宇宙是由物质组成的，宇宙中有很多的星系，星系中又有很多星体，宇宙是一个有层次的天体结构系，并且处于不断的演化过程中，故D正确。故选：D。4．（2022秋•南昌期中）如图所示是人类航天器拍摄的地月同框的照片，据此推断从航天器的角度看当时日地月三者位置关系可能为（）A．B．C．D．【答案】D。【解答】解：图中地月都有明亮区域，说明当时日地月三者位置关系不在一条直线上。图中地球正面较亮，月亮较暗，据此推断从航天器的角度看当时日地月三者位置关系可能为D。故选：D。5．（2021秋•常山县期末）2021年5月15日7时18分，我国天问一号着陆巡视器，成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功，火星属于（）A．恒星 B．卫星 C．彗星 D．行星【答案】D。【解答】解：太阳系中的第四颗行星是火星，是太阳系中仅次于水星的第二小的行星，为太阳系里四颗类地行星之一，故选项D正确，符合题意。故选：D。6．（2022春•徐州期末）引发天文学革命，使自然科学从神学中解放出来的是哥白尼创立的（）A．地心说 B．日心说 C．大爆炸理论 D．万有引力理论【答案】B。【解答】解：哥白尼创立了“日心说”，使自然科学从神学中解放出来。故选：B。7．（2022春•雁塔区校级期中）当下“新冠病毒”疫情防控仍不能放松警惕。新冠病毒的直径约为10﹣7m，原子的直径约为10﹣9m，以下关于“新冠病毒”及微粒尺度按从大到小排列正确的是（）A．新冠病毒、原子、夸克、质子 B．新冠病毒、原子、质子、夸克 C．原子、新冠病毒、质子、夸克 D．原子、质子、夸克、新冠病毒【答案】B。【解答】解：病毒是由分子构成，分子由原子构成，原子由原子核和电子构成，原子核由质子和中子构成，质子和中子由更小的微粒——夸克构成，按四种微粒按空间尺度，从大到小排列顺序是：新冠病毒、原子、质子、夸克。故B正确，ACD错误。故选：B。8．（2022秋•沙坪坝区校级月考）今年暑假“新冠”疫情在我市多地点状发生，配戴医用口罩可以有效阻止病毒传播，使用含氯消毒剂能有效杀死病毒。已知“新冠病毒”的直径约为10﹣7m，原子的直径约为10﹣9m，下列说法正确的是（）A．病毒在空气中传播是扩散现象 B．微粒按照由大到小排列顺序为：新冠病毒—原子—质子—原子核 C．人能闻到消毒剂的气味，是因为分子永不停息地做无规则运动 D．口罩材料分子之间没有空隙，病毒无法通过【答案】C。【解答】解：A、“新冠病毒”的直径约为10﹣7m，大于分子的直径，属于物质颗粒，故病毒在空气中传播不属于扩散现象，A选项说法错误；B、“新冠病毒”的直径约为10﹣7m，原子的直径约为10﹣9m，原子是位于原子中央的原子核和核外电子组成，而原子核是由质子和中子构成的，故微粒按照由大到小排列顺序为：新冠病毒—原子—原子核—质子，B选项说法错误；C、人能闻到消毒剂的气味，是因为分子永不停息地做无规则运动，故C选项说法正确；D、医用口罩可以有效阻止病毒传播，是因为口罩材料分子之间的间隙较小，故D选项说法错误。故选：C。9．（2021春•常熟市期末）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．电子绕原子核运动与地球绕太阳运动相似 B．用光年表示宇宙时间，用纳米量度分子大小 C．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 D．固体、液体很难被压缩是因为分子间存在排斥力【答案】B。【解答】解：A、原子是由原子核与核外电子组成的，电子绕原子核运动，地球绕太阳运动，两者相似，故A正确；B、用光年表示宇宙距离，用纳米量度分子大小，故B错误；C、宇宙是由物质组成的，宇宙中有很多的星系，星系中又有很多星体，宇宙是一个有层次的天体结构系，并且处于不断的演化过程中，故C正确；D、固体、液体很难被压缩是因为分子间存在相互作用的排斥力，故D正确。故选：B。二、填空题。10．（2022春•广陵区期末）根据分子动理论相关知识，回答下列几个问题：（1）图甲：将红墨水滴入水中，过一会儿水变红了，这是扩散现象，说明分子在不停做无规则运动；（2）图乙：将两个表面光滑的铅块相互紧压后，很难被拉开，说明分子间存在引力。（3）图丙：气球膨胀时任意两颗小塑料粒之间的距离都在变大，模拟星系在远离我们而去，它提供了宇宙膨胀（选填“膨胀”或“塌缩”）的证据。【答案】（1）扩散；不停做无规则运动；（2）引力；（3）膨胀。【解答】解：（1）红墨水在水中的散开是因为分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象；（2）分子间既有引力也有斥力，图乙两个铅块磨光后，压在一起就会粘在一起，这个现象证实了分子间存在相互作用的引力；（3）为了形象地说明宇宙大爆炸，将一个粘有小塑料粒的气球看着宇宙，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，表示宇宙中的天体在相互远离，它提供了宇宙处于不断膨胀状态的证据。故答案为：（1）扩散；不停做无规则运动；（2）引力；（3）膨胀。11．（2022春•姜堰区期末）为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，如图所示，将小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金属粒都在离它远去。这里主要运用的一种思维方法是类比法（等效法/类比法/转换法）。【答案】小金属粒；类比法。【解答】解：为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏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，任一小金属粒都在离它远去，这里运用的是主要思维方法是类比法。故答案为：小金属粒；类比法。12．（2021春•江宁区校级月考）保持物质化学性质的最小微粒是分子。原子核由质子和中子组成，原子核周围带负电的电子绕核运动．宇宙是物质构成的，宇宙是一个有层次的天体系统．【答案】分子；质子；电子；层次。【解答】解：能够保持物质化学性质的最小微粒是分子；由物质的微观结构可知，原子中心的原子核由质子和中子组成，原子核周围带负电的电子绕核运动；宇宙由大量的不同层次的星系构成。故答案为：分子；质子；电子；层次。13．（2022•青云谱区校级开学）如图所示的是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与卢瑟福的核式结构模型十分相似，其中，原子核相当于太阳，绕核运动的电子就相当于行星。【答案】卢瑟福；电子。【解答】解：行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与卢瑟福的核式结构模型十分相似，其中，原子核相当于太阳，绕核运动的电子就相当于行星。故答案为：卢瑟福；电子。14．（2022春•遵义期末）阅读下列材料，回答问题：航天飞船返回舱返回舱又称座舱，它是航天员的“驾驶室”，是航天员往返太空时乘坐的舱段，为密闭结构，前端有舱门。载人飞船完成预定任务后，载有航天员的返回舱要返回地球，整个返回过程需要经过4个阶段。飞船通过调姿、制动、减速，从原飞行轨道进入返回轨道的阶段称制动离轨段。返回舱像一个上面窄下面宽的大钟，在返回的过程中，通过发动机姿态的调整，以大底朝前的姿势返回地球。飞船从离开原运行轨道到进入大气层之前，空气阻力很小，主要是在地球引力的作用下呈自由飞行状态，因此，这个阶段称为自由下降段或过渡段。飞船返回时从离轨时的真空环境再次进入大气层，这个阶段称为再入段。再入大气层的高度一般为80～100km。在进入大气层的时候，返回舱以数千米每秒的速度与大气层发生剧烈的摩擦，燃起2000多摄氏度高温的火焰。在降落的过程中，气体和返回舱表面被烧蚀的防热材料发生电离，形成包裹住返回舱的等离子区，使返回舱与外界的无线电通信信号极大地衰减，造成地面与飞船之间的无线电通信中断，这段时间被称为“黑障区”。在距离地面40km左右高度的时候，飞船基本脱离“黑障区”。返回舱从打开降落伞到着陆这个过程称为着陆段，随着高度的下降和速度的减小，返回舱所受到的空气阻力与地球引力渐趋平衡，返回舱以大约200m/s的速度匀速下降。但如果返回舱以这个速度冲向地面、后果将不堪设想，所以必须使返回舱进一步减速，因此，在距地面10km左右高度时，降落伞打开，这时候飞船的速度会进一步减小，在距地面1m左右时，启动反推发动机，产生一个反推力，使返回舱实现软着陆。（1）载人飞船完成预定任务后，载有航天员的返回舱要返回地球，整个返回过程需要经过制动离轨、自由下降段或过渡段、再入大气层和着陆4个阶段；（2）返回舱在着陆阶段利用了哪些力使其速度减慢并安全着陆的？答：空气阻力与反推力（至少答出两个力）。【答案】（1）自由下降段或过渡段；（2）空气阻力与反推力。【解答】解：由题中信息知：（1）载人飞船完成预定任务后，载有航天员的返回舱要返回地球，整个返回过程需要经过制动离轨、自由下降段或过渡段、再入大气层和着陆4个阶段；（2）返回舱在着陆阶段利用了空气阻力使其速度减慢，且在距地面lm左右时，启动反推发动机，产生一个反推力，使返回舱实现软着陆。故答案为：（1）自由下降段或过渡段；（2）空气阻力与反推力。三、解答题。15．（2022•贵阳）我国自主研发的“嫦娥号”和“祝融号”已分别成功登陆月球和火星。未来人们对宇宙的探索会不断深入，假如你是航天员，你想登录宇宙中的哪颗星球，并希望发现什么？（举出一例即可）【解答】答：假如我是航天员，我想登录火星，探索火星地面附近大气压的大小。16．（2021春•朝阳区期末）请根据下述材料，回答下列问题：奔向火星“天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？”爱国诗人屈原以长诗《天问》发出对天地、自然及人世间一切事物现象的疑问，表现了诗人追求真理的探索精神。“天问一号”探测器带着先人千年的梦想于2020年7月23日踏上飞向火星的旅途，2021年5月15日成功着陆火星表面。我国成为首个通过一次发射，完成“环绕、着陆、巡视探测”任务的国家。在太阳系中，地球和火星围绕太阳周而复始地做椭圆运动，如下左图所示。探测器如何从地球到达火星呢？从一个天体的引力范围到另一个天体的引力范围的轨道叫做转