八年级物理全册第十一章小粒子与大宇宙11.3探索宇宙培优练习新版沪科版202106171296.docx

探索宇宙培优练习探索宇宙培优练习1科学促进技术发展，技术为科学发展提供有力支撑。随着望远镜技术的发展，人类对宇宙的认识经历着从迷信到科学，从狭隘到广袤的过程。以下对宇宙的认识由先到后的排序是（填序号）日心说地心说大爆炸宇宙论。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=3102m/（sly），其中，光年（ly）是光在一年中行进的距离，由此可估算得宇宙的年龄约为亿年。3演绎式探究探索宇宙：（1）牛顿认为，宇宙中任何两个物体之间都存在引力，引力大小 F引=k，其中m1、m2分别为两个物体的质量，r 为两个物体间的距离，k=6.671011m3/（kgs2）可见，当两个物体间的距离增大时，它们之间的引力将变。用线绳拴着一个小球使它以手为圆心转动时，绳子对小球有一个向圆心拉的力，这个力叫做向心力。这是小球得以绕圆心做圆周运动的条件。宇宙中的星体也是如此：子星绕母星（卫星绕行星、行星绕恒星）的运动可以近似地看作是匀速圆周运动（如图），子星受到一个恒定的指向圆心（母星）的向心力，向心力的大小 F心=m，其中 m 为子星质量，v 为子星绕母星匀速运动的速度，r 为运动半径（也即两星之间的距离）并且，向心力的大小等于母星对它的引力 F引。（2）已知月球绕地球一周所用的时间为 T，地月之间的距离为 r，请你推导出地球质量M 的数学表达式。4如图所示，在吹一个表面画有许多斑点的气球时会发现，随着气球的鼓起，斑点间的距离在不断变化。从任何一点出发，其他的点都可以以它为中心向四周散开，并且距离越远散开的速度越快。如果我们把这个气球比作宇宙，试回答下列问题。（1）根据多谱勒效应，当星系靠近观察者时，见到的星光光谱线向频率高的蓝光方向移动，反之则向红光方向移动。把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系。当我们把气球逐渐吹起时，以太阳系为观测中心，我们观测到的星系大多在向光方向移动，也就是说它们都在（靠近/远离）太阳系，并且距离太阳系越远的星系移动的速度越（快/慢）。（2）实验说明大多数星系之间的距离都在，由此推测宇宙正处于之中。（3）这种研究宇宙的方法是A对比法B类比法C模型法D控制变量法。5如图所示，银河系是由群星和弥漫物质集合成的一个庞大天体系统。银河系发光部分的直径约 7104L y，最大厚度约为 1104L y，像一个中央凸起四周扁平的旋转铁饼。银河系中有大约 21011颗恒星，太阳只是银河系中的一颗普通恒星。恒星彼此之间相距很远。离太阳最近的比邻星也有 4.3Ly之遥。太阳也是一个发光星体，它实质上是一个热气体（严格说是等离子体）球，由里向外分别为太阳核反应区、通讯卫星对流层、太阳大气层。（1）L y 是表示（选填“时间”、“温度”、“质量”、“密度”或“长度”）的单位。（2）地面上的物质通常是以、三种状态存在，而太阳上的物质通常是以态存在的。（3）若银河系发光部分的体积约为 41012（Ly。）3，则银河系中恒星的密度为颗/（Ly。）3。答案和解析答案和解析1【解答】解：随着望远镜技术的发展，人类对宇宙的认识经历着从迷信到科学，从狭隘到广袤的过程。先是地心说、再是日心说、再是大爆炸宇宙论，故先后次序是；故答案为：；2【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=3108m/s年代入数据 T=1010年=100 亿年。故答案为：；100。3【解答】解：（1）由 F引=k知：当两个物体间的距离 r 增大时，它们之间的引力将变小；（2）向心力 F心=m=m=m=m，设月球质量为 m，地球质量为 M，月球绕地球做圆周运动的向心力由地球对月球的万有引力提供，即：=mr，所以 M=。答：（1）变小；（2）地球质量的表达式为 M=。4【解答】解：（1）把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系。当我们把气球逐渐吹起时，气球上的斑点远离太阳系。以太阳系为观测中心，星光光谱线向频率低的红光方向移动。发光星体接近观测者时，星光光谱线向频率高的蓝光方向移动；当离开观测者时，星光光谱线向频率低的红光方向移动。科学家发现，我们所观测到的星系的星光光谱线大多向频率低的红光方向移动。即星系都在远离我们而去；星系离我们越远，运动的速度越快；星系间的距离在不断的扩大。（2）根据现在绝大多数星系两两之间的距离都在增加这一现象，可以推测宇宙正在膨胀之中。因此，科学家推测宇宙是由大爆炸产生的。（3）用充气的气球说明宇宙膨胀，采用的类比法。故答案为：（1）红；远离；快；（2）变大；膨胀；（3）B。5【解答】解：（1）由银河系发光部分的直径约 7104Ly可知 Ly是一长度单位；（2）地面物质通常的存在状态是固态、液态和气态；由太阳的实质是一个热气体（严格说是等离子体）球，可知其物质以离子形式存在；（3）银河系中恒星的密度=0.05 颗/（Ly。）3。故答案为：（1）长度；（2）固态；液态；气态；等离子；（3）0.05。