高中物理第十九章原子核19.8宇宙与粒子同步训练含解析新人教选修.docx

19.8 宇宙与粒子一、选择题1、关于宇宙，下列说法中正确的是（） A、地球是宇宙中唯一有卫星的星球B、恒星的寿命取决于亮度C、太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应D、银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上2、除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是（） A、碳B、钠C、铁D、氢3、一颗恒星的寿命取决于（） A、体积B、质量C、温度D、离地球的距离4、有关宇宙的理解，下列说法中正确的是（） A、质量越大的恒星寿命越长B、太阳发出的光和热来自于碳、氧等物质的燃烧C、在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度高D、由于光速有限，因此观察遥远的天体就相当于观察宇宙的过去5、关于宇宙，下列说法中正确的是（） A、银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上B、恒星的寿命取决于亮度C、太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应D、地球是宇宙中唯一有卫星的星球6、下列关于宇宙的说法中不正确的是（） A、目前地球上的潮汐现象主要是太阳引起的B、人类无法在走出银河系观察银河系形状，是通过间接观察的办法确定银河系形状的C、恒星的表面颜色和温度有关D、恒星的寿命和其质量有关7、恒星的周年视差证明了（） A、地球绕其轴心运动B、地球绕着太阳运动C、月球绕地球运动D、太阳质量远远大于地球质量8、大爆炸理论认为，宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙都是膨胀的若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线，则以下说法正确的是（）A、AB和BC均说明宇宙在匀速膨胀B、AB和BC均说明宇宙在加速膨胀C、AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在加速膨胀D、AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在减速膨胀9、恒星的前身是（） A、宇宙的微粒B、星团C、行星D、星际云或星际云中的某块星云10、下列说法不正确的是（） A、现代各种复杂精密的机械，都是从古代简单的机械逐步发展而来的B、机器人是一种高度自动化的机器，它能代替人做一些单调重复而又要求非常精确的操作C、“智能机器人”是现代机器人的一个发展方向D、机器人将最终代替人类11、恒星的亮度主要取决于（） A、温度、体积和质量B、温度、速度和质量C、温度、体积和到地球的距离D、体积、速度和到地球的距离12、关于恒星下列说法中正确的是（） A、太阳是离地球最近的恒星B、太阳是宇宙中最大的恒星C、恒星最终一定会变成黑洞D、恒星的寿命与它的质量有关，质量越大，恒星的寿命就越长13、2011年诺贝尔物理奖授予佩尔马特等三位科学家，他们的获奖工作是“通过观测遥远的超新星，发现宇宙正在加速膨胀”物理学家为了解释这一现象，提出了“暗能量”的概念正是在暗能量的驱动下，宇宙出现了加速膨胀宇宙中暗能量约占73%、约有23%是暗物质，我们能看到的、接触到的普通物质约占4%暗能量和暗物质实质至今尚未清楚，但科学家找到了暗物质存在的间接证据，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，星系团要束缚住这些星系，它的质量应该是我们观测到质量的100倍以上，大量的观测分析证实了这一点关于上述事实及理论假说，下列结论你认为可能不正确的是（） A、暗能量力的作用表现为斥力B、暗物质力的作用表现为引力C、从太阳系行星运动与星系团中的星系运动比较可知，宇宙中暗物质分布是均匀的D、从太阳系行星运动与宇宙正在加速膨胀比较可知，宇宙中暗能量分布是不均匀的14、下列关于宇宙的说法中正确的是（） A、太阳处在银河系的中心位置B、太阳系的八大行星几乎在同一平面内转动C、太阳是一颗能发光、发热的液态星球D、离太阳越远的行星绕太阳公转周期越小，公转速度越大15、下列关于恒星演化的叙述中不正确的是（） A、星云中的气体和尘埃一旦紧缩成一个原恒星时，一颗新的恒星就诞生了B、恒星的燃料消耗殆尽时，它就会膨胀变成巨星或超巨星C、几个超巨星紧缩在一起时，形成了黑洞D、超巨星可能爆炸成为超新星二、填空题16、通过观察宇宙中的其他星系，按外形大致分为：_星系、_星系和不规则星系17、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_有关，并且辐射的能量是一份一份的，每一份的能量值叫做_ 18、二十世纪二十年代，天文学家哈勃从星系光谱的观测中发现宇宙中所有的星系都在彼此远离退行，距离越远，退行速度越大，两者成正比，这个规律称为哈勃定律一个遥远的超新星以速度v远离地球观察者，则地球观察者测量的星系光谱波长_（选填“大于”、“等于”或“小于”）超新星发出光谱波长；地球观察者测量超新星发出光的传播速度为_（光在真空中传播速度为c） 19、恒星的寿命是由它的_决定的，寿命短说明其质量_20、星系是宇宙中的一大群_、气体、尘埃等组成的系统，宇宙中的星系大约有1000亿个以上，银河系以外的星系称为_ 三、计算题21、图示为恒星的寿命与其质量的关系图由图可知，恒星的质量越大，其寿命怎么变化？若一恒星的质量为太阳质量的1.8倍，则它的寿命约为多少年？22、如图是恒星演化过程的示意图，请填写相应星球的名称23、来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫做子的次级宇宙线子低速运动时的寿命只有3.0s，按常理，f子不可能穿过高度大于100km的大气层到达地面，但实际上在地面上可以观测到许多子则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命与3.0s关系？如果观察者和子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度与100km关系？如果观察者和子一起以0.99c的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速c关系24、在有“科学奥斯卡”之称的美国科学杂志2003年度世界科技大突破评选中，物理学中的“证明宇宙是由暗物质和暗能量主宰”的观点名列榜首，成为当今科技突破中的头号热点世界科技的发展显示，暗物质、暗能量正成为天体物理学研究的重点宇宙的暗物质是不能直接观测到的东西，存在的依据来自于螺旋转的星系和星团，这些星系和星团以自身为中心高速旋转而没有分散开去，仅靠自身质量产生的引力远不足以把它们集合在一起的，一定存在暗物质，它的吸引力足以把这些旋转的星系牢牢抓住，根据对某一双星系统的光学测量确定该双星系统中每一个星体的质量都是M，两者相距L（L远大于星体的直径），它们正围绕两者连线的中点做圆周运动(1)若没有其他物质存在，试推断该双星系统的运动周期T (2)若试验上观测到的运动周期为T，且T：T=1： （N1），为了解释观测周期T和（1）中理论上推算的双星运动的周期T不同，目前有一种理论认为，在宇宙中可能存在一种用望远镜也观测不到的暗物质，作为一种简化模型，我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布着这种暗物质，而不考虑其他暗物质的影响，试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度25、据我国史记宋会要记载，我国古代天文学家在距今九百多年前就观察到了超新星爆炸，这一爆炸后的超新星后来也被英国一名天文爱好者用望远镜观测到它是一团云雾状的东西，外形像一个螃蟹，人们称之为“蟹状星云”它是超大行星爆炸后向四周抛射的物体形成的，在1920年它对对地球上的观察者张开的角度为360秒（角度单位：1度=60分，1分=60秒）“蟹状星云”对地球上的观察者所张开的角度每年约增0.42秒，它到地球距离约为5000光年请你据此估算出超新星爆炸大约发生于公元前多少年？爆炸抛射物的速度大约为多少？答案解析部分一、选择题 1、【答案】 D【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、宇宙中有卫星的星球很多，比如木星就有许多卫星故A错误B、恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧故B错误C、在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生核聚变，释放巨大的核能，故太阳能发光、放热，故C错误D、银河系的中心有一个突起的核，称为核球，另外还有银盘和银晕，银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上故D正确故选：D【分析】宇宙中有卫星的星球很多，比如太阳系中的木星就有许多卫星恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应太阳内部为核聚变银河系的中心有一个突起的核球，半径有一万多光年，里面的物质非常密集，充满了浓厚的星际介质和星云银河系还有一个扁平的盘，称为银盘硬盘中恒星很密集，还有各种星际介质和星云及星团银盘的直径有10多万光年，厚度只有几千光年我们看到的银河，就是银盘中遥远的恒星密集在一起形成的银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系2、【答案】 D【考点】原子核的组成【解析】【解答】正常恒星大气的化学组成与太阳大气差不多按质量计算，氢最多，氦次之，其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、镁、铁、硫等除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是氢故选：D【分析】恒星的成分都差不多氢元素H ， 氦He ， 有同位素存在二次恒星，类日恒星会有少量的C和N 3、【答案】 B【考点】原子核的组成【解析】【解答】恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈，故ACD错误，B正确故选：B【分析】知道恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短，反之亦然4、【答案】 D【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、质量越大的恒星寿命越短，故A错误；B、太阳发出的光和热来自于在太内部阳进行着大规模的核聚变释放的能量，故B错误B、恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝故在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度低故C错误D、由于光速有限，遥远的天体发出的光线到达我们时，我们看到的是过去的宇宙射线；故因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去，故D正确故选：D【分析】根据有关宇宙规律可知：质量大的恒星寿命反而越短；光能力既和表面温度有关，也和发光面积有关恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝太阳能够释放的能量很多，主要取决于内部发生的核聚变，向外界不断的释放光和热5、【答案】A 【考点】原子核的组成 【解析】【解答】A、银河系的中心有一个突起的核，称为核球，另外还有银盘和银晕，银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上故A正确B、恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧故B错误C、在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生核聚变，释放巨大的核能，故太阳能发光、放热，故C错误D、宇宙中有卫星的星球很多，比如木星就有许多卫星故D错误故选：A【分析】宇宙中有卫星的星球很多，比如太阳系中的木星就有许多卫星恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应太阳内部为核聚变银河系的中心有一个突起的核球，半径有一万多光年，里面的物质非常密集，充满了浓厚的星际介质和星云银河系还有一个扁平的盘，称为银盘硬盘中恒星很密集，还有各种星际介质和星云及星团银盘的直径有10多万光年，厚度只有几千光年我们看到的银河，就是银盘中遥远的恒星密集在一起形成的银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系 6、【答案】 A【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、地球上的潮汐现象是来自于月球的引力；不是来自于太阳；故A错误；B、银河系范围过大，人类是无法走出河系观察银河系形状，是通过间接观察的办法确定银河系形状的；故B正确；C、恒星的表面颜色与温度有关，颜色越红温度越低；故C正确；D、恒星的寿命和其质量有关；质量越大的恒星，其寿命越短；故D正确；本题选择不正确的是，故选：A【分析】解答本题应掌握：质量大的恒星寿命反而越短；光能力既和表面温度有关，也和发光面积有关恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝7、【答案】 B【考点】原子核的组成【解析】【解答】太阳看上去总是那么大，说明地球与太阳的距离是大致不变的，所以地球是在绕太阳做近似圆周运动，也就是公转；故ACD错误，B正确；故选：B【分析】物体离人越近，人看物体是感觉物体越大，反之，感觉越小；一年四季，太阳看上去大小几乎不变，说明太阳与地球间距几乎不变8、【答案】 C【考点】原子核的组成【解析】【解答】图象中的纵坐标宇宙半径R可以看作是星球发生的位移x，因而其切线的斜率就是宇宙半径增加的快慢程度由题意，宇宙加速膨胀，其半径增加的速度越来越大故选：C【分析】解答本题应掌握：宇宙大爆炸理论的内容宇宙大爆炸仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，我们称之为“原始火球”，“原始火球”不稳定，因而发生了巨大的爆炸大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙9、【答案】 D【考点】原子核的组成【解析】【解答】恒星的前身是小黑洞，是由星际核分娩出来的高密物质（星际云或某块星云），有相当一段时间内不发光，故ABC错误，D正确故选：D【分析】首先阅读教材，知道恒星的前身是星际云或某块星云，据此分析求解10、【答案】 D【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、现代机械虽然精密，但都是从古代简单的机械逐步发展而来的；故A正确；B、机器人是一种高度自动化的机器，它能代替人做一些单调重复而又要求非常精确的操作；故B正确；C、会发习的机器人，即“智能机器人”是现代机器人的一个发展方向；故C正确；D、机器人受人类的控制，永远不会代替人类；故D错误；故选：D【分析】明确人类在发展中关于机械有认识，并明确机器人的发展方向11、【答案】 C【考点】原子核的组成【解析】【解答】恒星的亮度与恒星的体积和温度及它与地球的距离有关，温度越高，体积越大，距离越近，亮度越亮，故C正确故选：C【分析】发光能力既和表面温度有关，也和发光面积有关12、【答案】 A【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、太阳是离地球最近的恒星，故A正确B、现在的天文学只探索到了宇宙很小的一部分，很多恒星未知，太阳并不是宇宙中最大的恒星故B错误C、恒星最终会变成中子星、白矮星、黑洞等，因此，恒星最终并不一定会变成黑洞，故C错误D、恒星质量越大，内部压力越大，核反应越快，质量亏损越快，寿命越短，故D错误故选：A【分析】要正确选出答案就必须了解有关恒星的知识，如恒星的形成、演化、特征、质量、分类、数量、命名等13、【答案】C 【考点】原子核的组成 【解析】【解答】A、由题意在暗能量的驱动下，宇宙出现了加速膨胀，得暗能量力的作用表现为斥力，故A正确；B、星系团要束缚住这些星系，说明暗物质力的作用表现为引力，故B正确；C、由题知宇宙中暗能量分布是不均匀的，故C错误，D正确故选C【分析】暗能量它是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量，宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动的正是在暗能量的驱动下，宇宙出现了加速膨胀大型星系团中的星系具有极高的运动速度，星系团要束缚住这些星系，暗物质力的作用表现为引力 14、【答案】 B【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、太阳系是银河系的一个组成部分，太阳系位于银河系边缘主旋臂与外旋臂间第三旋臂猎户座分支旋臂内侧附近上，它并不处于银河系的中心位置，故A错误；B、太阳系的八大行星几乎在同一平面内运动，故B正确；C、太阳是一颗能发光、发热的气体星球，故C错误；D、离太阳越远的行星绕太阳公转周期越大，公转速度小，故D错误；故选：B【分析】行星绕太阳做圆周运动的向心力由万有引力提供，根据对宇宙知识的掌握与了解分析答题15、【答案】 C【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、宇宙间存在着大量的星级气体云星云，恒星就是由这些星云物质凝聚而成的，星云经过漫长的收缩演化，最终会形成一个炽热体，一颗新的恒星就这样诞生了，故A正确；B、恒星的燃料消耗殆尽时，它就会膨胀变成巨星或超巨星，故B正确；C、超新星爆炸质量最大的恒星遗留物会形成黑洞，故C错误；D、巨星或超巨星可能爆炸成为超新星，故D正确；本题选错误的，故选C【分析】根据恒星演化过程分析答题，星云气体与尘埃可以形成恒星，恒星燃烧殆尽可以变成巨星或超巨星，巨星爆炸可以形成超新星，超新星爆炸可以形成：黑洞、中子星、原恒星二、填空题 16、【答案】 旋涡；椭圆【考点】原子核的组成【解析】【解答】通过观察，宇宙中的星系的形状大致分为旋涡星系，椭圆星系，不规则星系三类其中银河系是旋涡星系，故答案为：旋涡，椭圆【分析】宇宙中的星系的形状大致分为旋涡星系，椭圆星系，不规则星系三类；银河系的中心有一个突起的核球，半径有一万多光年，里面的物质非常密集，充满了浓厚的星际介质和星云银河系还有一个扁平的盘，称为银盘；我们看到的银河，就是银盘中遥远的恒星密集在一起形成的银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系17、【答案】温度；能量子 【考点】原子核的组成 【解析】【解答】黑体辐射随着波长越短温度越高则辐射越强，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子故答案为：温度，能量子【分析】黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子黑体辐射随着波长越短温度越高辐射越强 18、【答案】大于；c 【考点】原子核的组成 【解析】【解答】根据多普勒效应，遥远的超新星以速度v远离地球观察者，则地球观察者测量的星系光谱波长大于超新星发出光谱波长；根据相对论原理，地球观察者测量超新星发出光的传播速度为c故答案为：大于，c【分析】使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论根据相对论原理解答 19、【答案】 质量；越大【考点】原子核的组成【解析】【解答】恒星的寿命取决于恒星的质量，寿命越短说明恒星的质量越大这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧故答案为：质量，越大【分析】恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短20、【答案】恒星；河外星系 【考点】原子核的组成 【解析】【解答】星系是由宇宙中的恒星、气体和尘埃组成的系统银河系以外的星系称为河外星系故答案为：恒星；河外星系【分析】在宇宙中，由两颗或两颗以上星球所形成的绕转运动组合体或集合体叫做星系 三、计算题 21、【答案】 解答：由图看出，恒星的寿命与太阳质量的比值越大，恒星寿命越短，而太阳的质量作为定值，则知恒星的质量越大，寿命越短当图象中横坐标为1时，此恒星即为太阳，由图读出太阳的寿命约为1010亿年=100亿年恒星的质量为太阳质量的1.8倍，恒星对应纵轴的数值是30亿年=30109年故答案为：短，30【考点】原子核的组成【解析】【分析】本题中图象反应了恒星的寿命与太阳质量的比值与恒星寿命的关系，太阳质量作为定值，即可分析恒星的寿命与其质量的关系，太阳也是一颗卫星，当横坐标为1时，即可读出太阳的寿命22、【答案】解答：根据恒星的演化可知，超巨星演化为原恒星或白矮星或者是主序星；白矮星进一步演化，进入晚年期后形成黑矮星；而主序星进入晚年期时形成黑洞或中子星；故答案如图所示：【考点】原子核的组成 【解析】【解答】根据恒星的演化可知，超巨星演化为原恒星或白矮星或者是主序星；白矮星进一步演化，进入晚年期后形成黑矮星；而主序星进入晚年期时形成黑洞或中子星；故答案如图所示：【分析】恒星是有寿命的，实际上我们观测到的超巨星、巨星