第13讲小粒子与大宇宙（强化训练）

2022年八年级下物理帮课堂讲义+强化训练（新沪科版）第13讲小粒子与大宇宙一．选择题（共7小题）1．2020年注定不平凡，“新冠病毒”引起的肺炎在全世界蔓延开来。但是，我国在党中央的领导下，全国人民万众一心，共同抗疫，很快迎来了胜利的曙光。已知“新冠病毒”的直径约为10﹣7m，原子的直径约为1nm，配戴医用口罩可以有效过滤病毒从而防止病毒传播，使用含氯消毒剂能有效灭活病毒，下列说法中正确的是（）A．医用口罩过滤效率高，是因为口罩材料分子之间没有空隙 B．按照微粒由大到小排列：新冠病毒﹣原子﹣质子﹣原子核 C．喷洒过含氯消毒剂的场所会有浓浓的气味，是因为分子永不停息地做无规则运动 D．长时间配戴口罩的医护人员脸上形成了一道道较深的勒痕是因为口罩对人脸的接触面积太大【解答】解：A、医用口罩过滤效率高，是因为口罩材料分子之间的空隙较小，故A错误；B、“新冠病毒”的直径约为10﹣7m，原子的直径约为10﹣9m，其中原子是由位于中心的原子核和核外电子构成的，而原子核是由质子和中子构成的。所以微粒由大到小排列正确的是新冠病毒、原子、原子核、质子，故B错误；C、喷洒过含氯消毒剂的场所会有浓浓的气味，是因为分子永不停息地做无规则运动的结果，故C正确；D、口罩的带子和脸接触面积太小，增大了对人脸的压强，从而导致医务人员因为长时间配戴口罩而在脸上形成了一道道较深的勒痕，故D错误。故选：C。2．下列说法中正确的是（）A．空气中细小的灰尘就是分子 B．把一块铜块锉成极细的铜屑就是铜分子 C．由于分子非常小，人们无法直接用肉眼进行观察 D．大雾中，我们看到空气中许多极小的水珠就是一个个分子【解答】解：A、空气中细小的灰尘是固体小颗粒，不是分子，故A错误。B、极细的铜屑不是铜分子，是许多铜原子结合在一起的结果，故B错误。C、分子的质量和体积都非常小，我们无法用肉眼直接看到，故C正确。D、大雾中，我们看到空气中许多极小的水珠不是一个个小分子，是许许多多的水分子结合在一块的结果，故D错误。故选：C。3．下列质量最小的是（）A．分子 B．原子 C．质子 D．电子【解答】解：物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的，原子质量主要集中在原子核上，原子核由质子和中子构成的，质子、中子质量比电子大得多。所以分子、原子、质子和电子中，质量最小的是电子。故选：D。4．如图所示，下列说法中正确的是（）A．甲图中分子在不停地做无规则运动，乙图中分子静止 B．甲图表示的是气体分子排列情况，丙图表示的是固体分子排列情况 C．乙图中分子间距离比甲图中分子间距离小，分子间作用力也比甲图中分子间作用力小 D．若某种物质分子排列情况经过由乙图变为丙图的过程要吸热【解答】解：A、一切物质的分子都在不停地做无规则运动，故A错误；B、甲图是气体分子的模型，分子无固定排列，丙图是液体分子模型，分子排列杂乱，故B错误；C、乙图是固体分子模型，甲图是气体分子的模型，固体分子间距离比气体分子间距离小，固体分子间作用力也比气体分子间作用力大，故C错误；D、物质由乙图变为丙图，即从固态变为液态，是熔化过程，需要吸热，内能增加，故D正确。故选：D。5．固体、液体和气体的分子之间的相互作用力从弱到强的排列顺序（）A．固体、液体、气体 B．液体、气体、固体 C．气体、固体、液体 D．气体、液体、固体【解答】解：同一物质在固体→液体→气体的状态下，分子间间隔逐渐变大，分子间作用力逐渐变小；因此分子间作用力从弱到强的顺序为：气体、液体、固体；故选：D。6．下列现象不能用微观领域的知识来解释的是（）A．炒菜时锅内放些盐，整锅菜都有了咸味 B．50mL水和50mL酒精混合后，总体积小于100mL C．打扫教室时，会看到尘土飞扬 D．荷叶上的两滴露珠能自动汇成一大滴水珠【解答】解：A、炒菜时锅内放些盐，整锅菜都有了咸味，这是分子运动的结果。故A不符合题意；B、50mL水和50mL酒精混合后，总体积小于100mL，这是由于分子间有空隙。故B不符合题意；C、打扫教室时，会看到尘土飞扬，是属于机械运动。故C符合题意；D、荷叶上的两滴露珠能汇成一大滴水珠，这是因为分子间有相互作用的引力。故D符合题意。故选：C。7．人类对原子结构的认识经历了一个相当长的时期。以下是科学家及提出的原子结构模型（如图所示），其中符合原子结构模型建立先后顺序的是（）A．①→②→③ B．③→②→① C．①→③→② D．③→①→②【解答】解：1904年汤姆生提出了葡萄干面包原子模型；1911年卢瑟福提出了带核的原子结构模型；1913年玻尔提出了轨道式原子模型（即分层结构模型）。所以，先后顺序为③→②→①。故选：B。二．填空题（共7小题）8．我们身边许多现象都可以用分子动理论的知识进行解释：劣质的涂改液会危害健康，它散发的气味能被人闻到，这说明分子在不停地做无规则运动；用胶水能将两张纸粘牢，是因为分子间有引力。【解答】解：（1）劣质的涂改液散发的刺激性气味，是气体分子运动的结果，这种现象说明一切物质的分子在不停地做无规则的运动；（2）胶水能把两张纸粘在一起，这是由于分子间存在引力。故答案为：不停地做无规则运动；引力。9．如图所示，把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，使玻璃板水平浸没在水中，然后用力向上拉玻璃板，直到玻璃板离开水面，整个过程中弹簧测力计的示数F与玻璃板上表面上升的高度h的关系图象如图乙所示。由图可知，该玻璃板的重力为2.5N。玻璃板即将离开水面时，弹簧测力计的示数最大，可推测玻璃板此时除了受到重力外还受到一个方向向下的力，此现象说明分子间存在引力。【解答】解：当玻璃板被全部拉离水面后，玻璃板只受到向上的拉力和向下的重力，此时二力平衡，根据图乙中的数据可知重力G＝F＝2.5N；玻璃板即将离开水面时，弹簧测力计的示数最大，可推测玻璃板除了受到向下的重力外，还受到另一个向下的力，此力正是水分子对玻璃分子的吸引力，此现象正说明分子间存在引力。故答案为：2.5；引力。10．夏天，我们常能在荷叶上看到有许多的小水滴，这些小水滴总是以球形的小水珠形式存在在荷叶表面。其原理是水滴表面的分子受到内部水分子之间的引力作用，产生了一种向内部聚集运动的趋势，水滴的表面就会尽可能的缩小，最后就缩小成了球体。【解答】解：因为表面张力（分子引力）的原因，水滴呈近似球形，液体与气体相接触时，会形成一个表面层，在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力，它能使液面自动收缩，产生了一种向内部聚集运动的趋势，水滴的表面就会尽可能的缩小，最后就缩小成了球体。故答案为：引力。11．清晨草叶上的两滴露珠靠近时，能自动结合成一滴较大的露珠，这一事实说明分子间存在着引力，在固体、液体和气体物质中，有确定的体积，但没有确定形状的是液体。【解答】解：两滴露珠靠近时，能自动结合成一滴较大的露珠，这一事实说明分子之间存在着引力；液体有确定的体积，但是没有确定的形状。故答案为：引力；液体。12．通常情况下，一根铁棒很难被拉长，也很难被压缩，从物理学的微观角度来解释，这是因为铁分子间存在引力和斥力。【解答】解：一根铁棒很难被拉长，说明分子间有引力；铁棒很难被压缩，说明分子间有斥力，铁分子之间同时存在引力和斥力。故答案为：引力和斥力。13．人们根据宇宙中两个星体间距离不断增大推理出宇宙在不断膨胀。可以通过这样的实验来帮助我们理解：如图所示，在气球上粘一些小塑料粒，对气球打气膨胀时，任意两个小塑料粒间的距离都在增大，这种研究问题的方法叫类比法（选填“建立模型法”、“转换法”、“类比法”）。【解答】解：人们根据宇宙中两个星体间距离不断增大推理出宇宙在不断膨胀；为了形象地说明宇宙在膨胀，课本上将一个黏有小塑料粒的气球看成宇宙，塑料粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小塑料粒都在离它远去，这里运用的思维方法是类比法。故答案为：膨胀；类比法。14．小翔同学在学习了物理知识后，知道太阳是离地球最近的一颗恒星；奥斯特发现了“电流周围存在磁场”；在研究串联或并联电路电阻规律，引入总电阻概念，采用了等效替代的科学方法。【解答】解：（1）太阳是离地球最近的一颗恒星；（2）奥斯实验说明电流的周围存在磁场；（3）一个电阻和几个电阻串联或并联的效果相同，这种方法叫等效替代法。故答案为：太阳；磁场；等效替代。三．综合能力题（共4小题）15．阅读下列短文，回答问题.宇宙从何而来关于宇宙的起源，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。星际介质在某些条件下形成恒星后会进入称为主序星的稳定期.太阳目前正处于主序星演化阶段，它主要由正、负电子和质子、氦的原子核构成。地球上几乎所有的能量都来自太阳，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，其反应是四个质子聚变为一个氦原子核和两个正电子并释放出大量的能量，这些释放出的核能最后转化为辐射能，并同时以每秒4.2×109kg向外抛出大量物质，将来会发展到红巨星阶段并最终塌陷为密度很大的白矮星。根据哈勃发现的谱线红移现象推断，星系仍在远离我们而去，它提供了宇宙膨胀的证据。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，任意小塑料粒周围的其他小塑料粒都在离它远去（如图所示）。（1）太阳内部进行的核聚变反应是四个质子聚变为一个氦原子核和两个正电子并释放出能量。（2）宇宙大爆炸理论是目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说.宇宙大爆炸理论认为宇宙诞生于大爆炸，爆炸引起宇宙膨胀，并认为A。A.目前宇宙仍在不断地膨胀B.目前宇宙膨胀已结束且开始收缩C.目前宇宙已处于既不膨胀也不收缩的稳定状态D.宇宙膨胀早已结束，目前处于静态（3）用一个粘有小塑料粒的气球做演示实验类比宇宙空间膨胀过程的特点。下列研究方法与此相同的是D。A.探究物质的质量与体积的关系B.用两个相同的蜡烛探究平面镜成像特点C.把发声的音叉放入水中探究声音产生的原因D.用照相机成像原理研究人眼的成像原因（4）太阳演化过程中经历的几个阶段先后顺序正确的是B。A.主序星红巨星白矮星星际介质B.星际介质主序星红巨星白矮星C.星际介质红巨星主序星白矮星D.白矮星红巨星主序星星际介质（5）太阳从开始演化到最终，经历的几个阶段相比，其密度随时间的变化情况大致是C。A.一直变大B.一直变小C.先变小后变大D.先变大后变小【解答】解：（1）地球上几乎所有的能量来自于太阳，维持太阳辐射的能量主要有内部的核聚变反应产生能量，故填核聚变；（2）星际介质在某些条件下形成恒星后会进入称为主序星的稳定期，目前正处于主序星演化阶段，它主要由正、负电子和质子、氦的原子核构成，因此目前宇宙仍在不断地膨胀，故选A；（3）用一个粘有小塑料粒的气球做演示实验类比宇宙空间膨胀过程的特点采用的是类比法，选项D用照相机成像原理研究人眼的成像原因是类比法，故选D；（4）太阳的演化过程主要经历幼年阶段的星际介质，青年阶段的主星序，中年阶段的红巨星和老年阶段的白矮星，故选B；（5）太阳在主序星阶段，发生核聚变反应时，向外抛出物质，质量减小，同时主序星膨胀为红巨星，体积增大，故太阳的密度会先变小；太阳最终塌陷为密度很大的白矮星，说明太阳的密度后变大，则太阳密度随时间的变化情况大致是先变小后变大，故选C。答：（1）核聚变；（2）A；（3）D；（4）B；（5）C。16．中国天眼正式开放运行1月11日，当被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜通过国家验收正式开放运行，成为全球最大且最灵敏的射电望远镜，也意味着人类向宇宙未知地带探索的眼力更加深邃，眼界更加开阔。500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”，由我国已故天文学家南仁东先生于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设，具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。综合性能是著名的射电望远镜阿雷西博的十倍。FAST巨大的反射面看似是一口“大锅”，但实际上并不是一整块，这个总面积接近30个足球场大小的反射面是由4450块能自由调节角度的反射面板单元组成，每个单元都是一面平均变长11米的三角形铝合金金属面板，而这个面板又是由100个小三角形面板拼接而成。这些面板安装在由6670根主钢索，2250根下钢索所组成的网状结构骨架上。这样做的好处有两个，一个是FAST天眼可以根据天体的位置实时地主动调节形状，会聚电磁波；另一个是可以大幅降低望远镜下方基础结构的负重，提高寿命的同时，让运行更加灵活。FAST为什么这么重要呢？这要从天文观测的发展说起。首先我们要知道，望远镜的观测能力，除了考虑“看”得远，还要考虑“看”得清，即接收光的总量。因此，望远镜口径就成了衡量望远镜观测能力的核心指标。但光学望远镜厚重的透镜片由于受到工艺技术上的限制，无法进一步增大。随着人类观测宇宙的水平不断提升，传统的光学望远镜已经无法满足观测需求。因此，射电望远镜开始成为主流。射电望远镜的原理是电磁波的反射，通过抛物面将接收到的电磁波会聚到一点来强化信号。射电望远镜组成结构相对简单，不需要高精度的镜面，同时有更高的精度和稳定性。20世纪天文学的诸多重大发现，包括脉冲星、宇宙微波背景辐射和类星体等，都与射电望远镜息息相关。射电望远镜的灵敏度指检测弱信号的能力，也受到望远镜口径影响。因此拥有大口径射电望远镜就成了一个国家天文观测水平的重要标志。FAST作为世界上单口径最大的射电望远镜，已经在它短暂的工作过程中展现出了强大的实力。2020年1月11日，FAST通过国家验收，正式投入使用。截止2020年11月，FAST已发现脉冲星超过240颗，基于“中国天眼”的高水平科学论文达40余篇。（1）FAST射电望远镜利用的光学原理与下列哪一项相似C。A.穿衣镜B.皮影戏C.太阳灶D.近视镜（2）FAST可以接收电磁波并进行数据处理，则下列科学研究中，可以通过FAST进行研究的是ABC。A.宇宙微波背景辐射B.脉冲星C.类星体D.地震波（3）射电望远镜的灵敏度受望远镜口径影响。请尝试根据文中的介绍和你掌握的知识分析，为什么望远镜口径会决定灵敏度？望远镜的口径越大，接收的光的总量越多，看得越清。【解答】解：（1）由短文可知：“射电望远镜的原理是电磁波的反射，通过抛物面将接收到的电磁波会聚到一点来强化信号。”它的作用相当于光学望远镜中的物镜，即凹面镜，凹面镜能对宇宙微波信号起会聚作用，和太阳灶的原理相似，故选C。（2）由短文可知，20世纪天文学的诸多重大发现，包括脉冲星、宇宙微波背景辐射和类星体等，都与射电望远镜息息相关，故选ABC。（3）由短文可知：“望远镜的观测能力和其接收光的总量有关”，即望远镜的口径越大，接收的光的总量越多，所以望远镜口径会决定灵敏度。故答案为：（1）C；（2）ABC；（3）望远镜的口径越大，接收的光的总量越多，看得越清。17．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，因此太阳的光谱是种恒星光。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，是当今世界上光语获取放率最高的望远镜，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1125万条光语，成为世界上第一个获取恒星光语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yun）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。阅读短文，回答问题（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色散现象（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为红光，B为紫光。（3）若某恒星远离我们的速度v，它跟我们之间的距离为s，则ν与s的比值是不变（选填“不变”或“变化”）的。（4）已知“牧夫座星系团”距离我们约2亿光年时，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1.1×106km/s。【解答】解：（1）借助郭守敬望远镜的光学系统，恒星发出的光（复色光）可以分散成单色光，根据不同单色光波长的差别依次排列，形成光谱，这种现象属于光的色散现象。（2）阳光经过三棱镜的折射后，被分散成：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这就是光的色散现象，由光谱的顺序可知，光屏上光带边缘的A处为红光，B处为紫光。（3）由题知，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，所以ν与s的比值是不变的。（4）由题知，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，即v1：v2＝s1：s2，设“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v，则可得4×104km/s：v＝2亿光年：55亿光年，解得：v＝1.1×106km/s。故答案为：（1）色散；（2）红光；紫光；（3）不变；（4）1.1×106。18．阅读下列文章，回答问题。星系在远离我们而去当一列火车迎面驶来时，我们听到的汽笛声音音调会升高（即声波的频率升高）；当它离我们远去时，音调降低（即声波的频率降低），这一现象叫多普勒效应。光同样可以发生多普勒效应，当一个光源靠近我们或离我们远去时，我们观测到它发出的光的频率也会发生变化，变化的规律与声音发生多普勒效应的规律相同。20世纪天文学家哈勃观察到，几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移，称为“红移”。红移，指物体的电磁辐射，由于某种原因波长增加的现象。在可见光波段表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离，