高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 探索宇宙的奥秘课时作业

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 探索宇宙的奥秘课时作业，共10页。试卷主要包含了单选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．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
B．太阳发出的光和热来自于太阳上碳、氧等物质的燃烧
C．太阳系中距离太阳越近的行星，公转速度越小
D．由于光速有限，因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去
2．超新星的热核爆炸代表了这颗恒星演化到了哪个阶段（ ）
A．诞生期B．存在期
C．死亡期D．任何时期都可能
3．有关恒星下列说法，不正确的是（ ）
A．一颗恒星的寿命取决于它的质量
B．巨星和超巨星可能爆炸成为超新星
C．当恒星步入“老年时期”，恒星的核心将开始收缩，而其外层部分则开始膨胀就会成为一颗红色的巨星或超巨星
D．质量大的恒星可用以燃烧的核燃料较多，因此它们的寿命比较长
4．为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪（AMS）在太空中寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是（ ）
A．由1个带正电荷的质子和1个带负荷的电子构成
B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成
C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成
D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成
5．太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播的过程中衰变成一个μ子和一个τ子。若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子的速度方向一致，则τ子的运动方向（ ）
A．一定与μ子的方向相同B．一定与μ子的方向相反
C．一定与μ子在同一直线上D．不一定与μ子在同一直线上
6．现在科学家们正在设法探寻“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反。据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数分别为（ ）
A．-4，-2B．4，-2C．-4，2D．4，2
7．现代宇宙学告诉我们，恒星在演变过程中，会形成密度很大的天体，如白矮星、中子星或黑洞。据推测，中子星物质的质量是，则中子星的密度约（ ）
A．B．
C．D．
8．木村星系离地球为一亿光年，下列叙述错误的是（ ）
A．木村星系的光需一亿年才能到达地球
B．在地球所见的为一亿年前的木村星系
C．可推知木村星系可能形成在五千万年前
D．木村星系中最老的恒星年龄应该超过一亿年
9．形成目前宇宙的原始火球特征为（ ）
A．温度很高、密度很小，体积很小B．温度很低、密度很大，体积很小
C．温度很高、密度很大，体积很小D．温度很低、密度很小，体积不断变动
10．下列关于恒星寿命的说法正确的是（ ）
A．质量大的恒星寿命长B．质量小的恒星寿命长
C．恒星的寿命与其质量无关D．无法确定
11．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
12．在赫罗图中，处于主序对角线的恒星，具有的特点是（ ）
A．温度高，亮度大B．温度高，亮度小
C．温度低，亮度大D．温度和亮度无关
13．如今关于宇宙起源的主流理论是宇宙大爆炸论（宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。大爆炸论认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史：在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化）。支持宇宙大爆炸论的三个主要证据：星系红移；氦元素丰度；宇宙微波背景辐射。这三个证据都是被现代科学证明了的。对此，下列认识正确的是 （ ）
①宇宙的存在与发展是客观的
②可论证、可证明是物质的唯一特性
③宇宙大爆炸论从一个角度说明自然是物质的
④宇宙大爆炸论是第一性的，宇宙存在是第二性的
A．①②B．①③C．②④D．③④
14．据中国古籍《宋会要》记载，1054年曾有一颗非常明亮的“客星”出现在东南方的天空。23天后这颗“客星”消失了。其实，这颗“客星”就是我们所认识的（ ）
A．红巨星B．超新星C．彗星D．白矮星
15．宇宙中最基本的天体是（ ）
A．恒星和星云B．行星和星云C．行星和卫星D．恒星和行星
二、填空题
16．仙女座星系是人们能用肉眼看到的最遥远的天体，但由于光速有限，你看到来自那里的光线，实际上已经在太空中行进了___________年，因此观察遥远的天体就等于在观察___________。宇宙很大，所以计算天体间的距离时常用___________作为单位，它等于___________。
17．读天体系统层次框图，完成下列问题。
(1)写出图中字母所代表的天体系统的名称：
A_______________；B_______________；C_______________；D_______________；
(2)图中天体系统C的中心天体是_______________；
(3)目前我们人类能观测到的最远的星系估计为________________亿光年。
18．星系是由宇宙中的一大群_________、大量_________和_________组成的物质系统，宇宙中的星系估计有_________个以上，银河系以外的星系称为__________________．
三、解答题
19．太阳是个极其巨大、炽热的气体球，太阳中心处核聚变产生的巨大能量不断向宇宙空间辐射。
(1)太阳的光和热以每秒米的速度（即光速c）向外辐射，约经8分20秒到达地球。试估算太阳与地球间的距离。
(2)用E表示太阳的辐射能，估算地球获得的辐射能为太阳总辐射能E的几分之一。（已知球表面公式为，r为球半径，地球半径R为6400千米）
20．简述恒星的演化过程。
21．太阳现在处于主序星演化阶段，它主要是由电子和、氦等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程式是，该核反应每发生一次放出的核能约为，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而便太阳中的核数目减少10%，则太阳将离开主序星阶段进入巨星的演化阶段。为了简化计算，现假定太阳全部由电子和核组成。
(1)为了研究太阳演化过程，需要知道太阳的质量M。已知地球半径，地球质量，日地中心距离，地球表面处的重力加速度，试估算太阳目前的质量。（1年取）
(2)又已知地球上与太阳光垂直的每平方米面积上每秒钟得到的太阳辐射能为，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年？（估算结果只要求保留一位有效数字）
22．古希腊某地理学家通过长期观察，发现某日正午时刻，在北半球A城阳光与重垂方向成7.5°角射入，而在A城正南方，与A城地面距离为的B城，阳光恰好沿重垂方向射入，如图所示，射到地球的太阳光可视为平行光，据此他估算出了地球的半径，试写出估算地球半径的表达式．
参考答案：
1．D
【详解】A．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。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，A错误;
B．太阳发出的光和热来自于在太阳内部进行着大规模的核聚变释放的能量，B错误；
C．根据
解得
可知太阳系中距离太阳越近的行星，公转速度越大，C错误；
D．由于光速有限，因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去，D正确。
故选D。
2．C
【详解】超新星的热核爆炸代表了这颗恒星演化到了死亡期，即超大质量恒星能以巨热核恒星炸弹的形式变成超新星，超新星爆炸死亡，故选C。
3．D
【详解】AD．恒星的寿命与它的质量体积有关，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，A说法正确，不满足题意要求，D说法错误，满足题意要求；
B．巨星和超巨星可能爆炸成为超新星，B说法正确，不满足题意要求；
C．当恒星步入“老年时期”，恒星的核心将开始收缩，而其外层部分则开始膨胀就会成为一颗红色的巨星或超巨星，C说法正确，不满足题意要求；
故选D。
4．B
【详解】反氢原子由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成。
故选B。
5．C
【详解】中微子衰变成μ子和τ子的过程中满足动量守恒定律，μ子的速度方向与中微子的速度方向一致，则τ子的运动方向必定也在这条直线上，由于质量关系不确定，则不能确定其速度方向与μ子的方向相同还是相反。
故选C。
6．B
【详解】因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反。所以，反α粒子质量数为4，电荷数为-2。
故选B。
7．C
【详解】依题意，有
，
根据密度公式，有
可得中子星的密度约为
故选C。
8．C
【详解】因为木村星系距离地球是一亿光年，所以，木村星系的光需一亿光年才能到达地球，也是地球所见的为一亿年前的星系，可推知，木村星系中最老的恒星年龄超过一亿年，由此可得，ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
9．C
【详解】形成目前宇宙的原始火球特征为温度很高、密度很大，体积很小。
故选C。
10．B
【详解】恒星的寿命跟其质量有关，质量越大的恒星核反应剧烈，寿命越短，质量越小的恒星核反应不够剧烈寿命越长，ACD错误，B正确。
故选B。
11．A
【详解】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。
12．A
【详解】赫罗图表示的恒星的温度与亮度的关系，主序对角线中恒星的亮度大，表面温度就升高．
A． 温度高，亮度大与分析相符，故A正确。
B． 温度高，亮度小与分析不符，故B错误。
C． 温度低，亮度大与分析不符，故C错误。
D． 温度和亮度无关与分析不符，故D错误。
13．B
【详解】支持宇宙大爆炸论的三个主要证据：星系红移;氦元素丰度;宇宙微波背景辐射。这三个证据都是被现代科学证明了的，这表明宇宙的存在与发展是客观的，宇宙大爆炸论从一个角度说明自然是物质的，①③正确；客观实在性是物质的唯一特性，②错误；宇宙大爆炸论是第二性的，宇宙存在是第一性的，④错误。
故选B。
14．B
【详解】A D．红巨星和白矮星比较稳定，不会短期内突然变亮和突然消失。AD错误；
B．超新星爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸都极其明亮，过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系，并可持续几周至几个月才会逐渐衰减变为不可见。B正确；
C．彗星，是指进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体，呈云雾状的独特外貌。彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。彗星基本肉眼不可见，即便能看到也不会在同一位置长时间能看到。C错误。
故选B。
15．A
【详解】宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙间最基本的天体是恒星和星云。故A正确。
故选A。
16． 200万 宇宙的过去 光年
【详解】[1][2]仙女座星系离地球大约万光年，看到来自那里的光线，实际上已经在太空中行进了200万年，因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去。
[3]由于距离太远，因此常用光年作单位；
[4]光年是光一年走过的距离，则有
17． 总星系 河外星系 太阳系 地月系 太阳 150~200
【详解】(1)[1]总星系[2]河外星系[3]太阳系[4]地月系
(2)[5]图中天体系统C的中心天体是太阳。
(3)[6]目前我们人类能观测到的最远的星系估计为150~200亿光年。
18． 恒星 气体 尘埃 1000亿 河外星系
【详解】[1][2][3]一大群恒星、大量气体和尘埃构成星系，宇宙中的星系估计有1000亿个以上，银河系以外的星系统称为河外星系。
19．(1)米；(2)22亿分之一
【详解】(1)设太阳与地球间的距离为r，有
×500mm
(2)如图所示，以太阳为球心，太阳与地球间距离r为半径的球表面面积
其面上总能量为E。
地球在此球面上的有效面积为
对应获取的太阳能为，有
即地球获得的太阳能仅为太阳总辐射能的22亿分之一。
20．见解析
【详解】恒星可依据其质量分为以下两种演化过程：
一、小质量恒星：
二、大质量恒星：
在演化的过程中，恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期，恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。当恒星的燃料消耗殆尽，就会变成红色巨星或超巨星，就意味着这颗恒星将要“死亡”。在恒星的演化过程中始终伴随着能量的转化和转移。
21．(1)；(2)
【详解】(1)设地球绕日公转的周期为T，由万有引力定律和牛顿运动定律可知
地球表面的重力加速度
联立解得
将已知数据代入上式，得
(2)根据题给假定，在太阳继续保持主序星阶段的时间内。发生题中所述的聚变反应的次数为
因此期间太阳总共辐射的能量为
设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为
所以太阳继续保持主序星阶段的时间为
由以上各式得
22．
【详解】
如图所示，由题意可知
故A、B距离可表示为
故地球半径为