内容正文:
第五章 宇宙和粒子
5.2 探索太空
2022年课程标准
物理素养
1.3.3 了解人类探索太阳系及宇宙的大致历程,知道人类对宇宙的探索将不断深入,关注人类探索宇宙的一些重大活动。
1.物理观念:
(1)了解人类飞出地球的重大事件;
(2)了解中国探索太空的里程;:
2.科学思维:
分析人类探索太空的历史进程,体会人类在探索过程中的艰辛。
3.科学探究:
通过小组合作讨论,了解第一宇宙速度。
4.科学态度与责任:
培养对宇宙探索的兴趣,认识科学研究的局限性,敢于质疑,勇于探索。增强文化自信和民族自豪感。
1. 飞出地球
时间
标志性事件
时间
标志性事件
人造地 球卫星
1957 年
世界上第一颗人造卫星在苏联发射成功
1970 年
我国第一颗人造地球卫星 —— " 东方红一 号"发射成功,开创了中国航天史的新纪元
1961 年
世界上第一艘载人宇宙飞船发射升空,苏联
2003 年
杨利伟乘坐“神舟五号 ”载人飞船圆满完
航天员加加林成功完成了人类第一次环绕地
成了我国首次载人航天飞行,这标志着中
载人
球的飞行。
国成为世界上能够独立开展载人航天活动
飞船
1969 年
美国航天员阿姆斯特朗乘"阿波罗 11 号 "飞 船抵达月球,在月面上留下了人类的第一个 足迹(人类首次登月)
的国家之一。
2. 中国航天
时间
标志性事件
探月
2004 年
2019 年
2020 年
中国正式启动月球探测工程,并命名为“嫦娥工程 ”。嫦娥工程分为“绕 ”“落 ”“回 ”三个阶段。
“嫦娥四号 ”成功在月球背面着陆,这是人类飞行器第一次登陆月球背面。
“嫦娥五号 ”返回器携带 1731g 月球样品返回地球,首次实现了我国地外天体采样返回。
探火
2021 年
“天问一号 ”探测器成功登陆火星,探测器上搭载了我国首辆火星车“祝融号 ”。
探日
2021 年
我国成功将“羲和号 ”太阳探测科学技术试验卫星等 11 颗卫星送入预定轨道,标志着我国正式进 入“探日时代 ”。
空间站
2023 年
中国空间站全貌高清图像首次公布。
问题一: 星空世界
【典例1】太阳系中属于恒星的是( )
A.太阳 B.地球 C.月亮 D.冥王星
恒星是由炽热气体组成的,是能自己发光的球状或类球状天体;行星通常指自身不发光,环绕着恒星的天体;卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体,人造卫星一般亦可称为卫星
【变式1-1】在太阳系中,地球是( )
A.恒星 B.行星 C.矮行星 D.卫星
【典例1】A
【详解】A.太阳是恒星,故A符合题意;
BD.地球、冥王星是行星,故BD不符合题意;
C.月亮是卫星,故C不符合题意。
故选A。
【变式1-1】B
【详解】恒星是由炽热气体组成的,是能自己发光的球状或类球状天体;行星通常指自身不发光,环绕着恒星的天体;卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体,人造卫星一般亦可称为卫星;矮行星介乎于行星与太阳系小天体这两类之间。地球是围绕太阳运行的一个天体,它自身不发光,而是反射太阳的光。同时,地球有足够的大气层,并且在其轨道上没有其他与之相似大小的天体。因此,根据这些特征,我们可以判断地球是一个行星。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【基础强化】
1.2024年1月9日,我国发射了爱因斯坦探针卫星,用于探索变幻莫测的宇宙。下列星球中空间尺度最大的是( )
A.地球 B.太阳 C.火星 D.月球
2.下列关于宇宙的说法,正确的是( )
A.哥白尼提出了“地心说”
B.太阳是恒星,它是银河系的中心
C.恒星的位置也是相对变化的
D.宇宙是一个无层次的杂乱的天体结构系统
3.我国科学家利用中国天眼(FAST)在致密星系群——“斯蒂芬五重星系”及周围天区发现了1个尺度约为200万光年的巨大原子气体系统,该系统比银河系大20倍,为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙,下列说法正确的是( )
A.光年作为时间单位,可以衡量银河系的直径
B.大爆炸导致宇宙空间处处膨胀,且温度相应下降
C.宇宙的结构层次:太阳系→银河系→河外星系宇宙
D.“地心说”宇宙体系在科学发展史上的作用是发展“日心说”宇宙体系
4.太阳系中质量最大的星球是( )
A.木星 B.太阳 C.地球 D.月球
5.下列星球中,属于卫星的是( )
A.金星 B.月球 C.火星 D.太阳
6.在下列各天体中,属于卫星的是( )
A.太阳 B.金星 C.月球 D.火星
7.“双星伴月”天文现象中的月球属于( )
A.恒星 B.行星 C.卫星 D.彗星
8.在太阳系中,属于恒星的是( )
A.太阳 B.地球 C.月球 D.火星
9.离我们最近的恒星是( )
A.月亮 B.火星 C.太阳 D.金星
【素养提升】
10.我国自1984年4月8日成功发射第一颗地球同步通讯卫星以来,已经陆续发射了多颗此类卫星。地球上的人认为它静止不动,是因为( )
A.卫星周围没有合适的参照物
B.卫星绕地心转动非常慢
C.卫星和地球以相同的速度运动
D.卫星和地球转动方向和转动快慢相同
11.在人类对宇宙的探索过程,15世纪哥白尼提出的“日心说”比托勒密的“地心说”简洁、和谐。下列与“日心说”相关的说法正确的是( )
A.哥白尼还发现了万有引力定律 B.“日心说”认为太阳是宇宙的中心
C.“日心说”是一个正确的科学理论 D.“地心说”什么天文现象都解释不了
12.若有一天小明乘坐宇宙飞船从地球出发去探索太空,将先后飞离( )
A.太阳系、银河系、地月系 B.地月系、太阳系、银河系
C.银河系、太阳系、地月系 D.地月系、银河系、太阳系
13.经典力学和实验物理学的先驱 (选填“爱因斯坦”“牛顿”或“伽利略”),率先用望远镜观察天空,并由此得出天体运行的结果,有力地支持了哥白尼的日心说。
14.当声源远离我们的时候,声音的音调会变低;反过来,如果声源向我们靠拢,声音的音调则会逐渐变高,这种效应称为声波的多普勒效应。实验证明光也像声波一样具有多普勒效应。人们通过研究发现从某恒星传播过来的光有向红光偏移的规律(红光波频率较低),由此可猜想该恒星的运动应该是 (选填“靠拢”或“远离”)地球的,猜想的依据是 。
15.20世纪20年代科学家发现星系的光谱向长波方向偏移(谱线“红移”)。为了模拟这一现象,我们可用粘有小塑料粒的气球类比为宇宙,小塑料粒可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 ,说明星系在 (选填“远离”或“靠近”)我们。
16.请阅读《宇宙灯塔——脉冲星》并回答问题。
宇宙灯塔——脉冲星
截至2024年5月,有“中国天眼”之称的500m口径球面射电望远镜(FAST)发现的新脉冲星数量突破900颗,这些发现,极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。
“中国天眼”紧盯的脉冲星是什么?脉冲星是一类高速自转的天体,具有极强的磁场,它高速自转时就在两磁极处形成了方向性很强的锥形电磁波束(如图甲所示)。由于两个电磁波束会随着脉冲星的高速自转而一起转动,它们就会像灯塔发出的两束光一样扫过宇宙空间。电磁波束每扫过地球上的射电望远镜一次,射电望远镜就会收到一个脉冲信号(如图乙所示),脉冲星便以此而得名。
脉冲星具有极其稳定的自转周期(自转一圈所用的时间),部分脉冲星的自转周期约3亿年仅变化0.1ms,因此可将脉冲星作为计时基准。
脉冲星还是宇宙中的“探针”,可应用于探测引力波。宇宙中的超大质量天体加速运动时,会产生引力波。引力波信号极其微弱,特别是纳赫兹(Hz)引力波,难以直接观测。但是,引力波会使我们收到的脉冲星的脉冲信号发生变化。我国科学家通过综合分析多个脉冲星脉冲信号的变化,于2023年6月找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。
越来越多被发现的脉冲星,犹如宇宙中不断被点亮的灯塔,引领我们揭开更多暗藏在宇宙中的秘密。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)电磁波束每扫过射电望远镜一次,射电望远镜就会收到一个 ,脉冲星便以此而得名;
(2)脉冲星能够作为计时基准是因为它具有 ;
(3)科学家找到纳赫兹引力波存在的关键证据的研究方法在初中物理的学习过程中也用到过,请类比研究条形磁体周围磁场分布的方法,补全表格中①②的内容 ;
研究对象
条形磁体的磁场
纳赫兹引力波
观测“设备”
人眼
中国天眼
探测工具
铁屑
①
可观测证据
铁屑有规则地排列
②
推理得到的结论
条形磁体周圆的磁场有规律分布
纳赫兹引力波存在
17.阅读短文,回答问题.
黑洞与宇宙
分布在世界各地的射电望远镜,组成了一台巨大的虚拟望远镜,其口径相当于地球直径,该望远镜“拍照”的重点黑洞对象之一,就是位于银河系中心的“人马座A”。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩、塌陷,发生强力爆炸,当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,核心被压缩成一个密实的星体,内部的空间和时间也被压缩了。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程能无休止地进行下去,连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质,由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。
黑洞是宇宙众多天体的一种,“宇宙大爆炸”理论认为,宇宙是由一个致密炽热的点,于一次大爆炸后膨胀形成的。不同星体的远离速度和离我们的距离s成正比,即,式中H为一常数,称为哈勃常数(已由天文观察测定)。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。
(1)在银河系中心的天体是_______。
A.中子星 B.太阳 C.黑洞 D.恒星
(2)假设一艘宇宙飞船靠近黑洞,它的质量将 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)在黑洞的形成过程中,密度 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)关于宇宙的起源,下列说法中与大多数宇宙科学家的观点不一致的是_______。
A.谱线红移现象说明所有星系都在靠近我们
B.大爆炸是整体的,涉及宇宙的全部物质及时间、空间
C.大爆炸导致宇宙空间处处膨胀,温度则相应下降
D.宇宙温度下降至一定程度,逐步形成超星系团、星系团、星系及恒星、行星等
(5)由及我们所学的速度公式,假设某星体在宇宙大爆炸后远离我们的时间为t,其计算式为 (用“哈勃常数H”表示)。
参考答案:
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
C
B
B
B
C
C
A
C
D
题号
11
12
答案
B
B
1.B
【详解】地球和火星处在太阳系中,月球是地球的卫星,太阳系中太阳空间尺度最大。B故符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.C
【详解】A.哥白尼创立的是日心说,故A错误;
B.太阳是恒星,太阳是太阳系的中心,不是银河系的中心。故B错误;
C.运动和静止是相对的。因此若以地球为参照物,恒星也在高速地运动,恒星的位置也是相对变化的,故C正确;
D.宇宙是一个有层次的天体结构系统,故D错误。
故选C。
3.B
【详解】A.光年作为距离的单位,可以衡量银河系的直径,故A错误;
B.宇宙诞生于大爆炸,并且在不断膨胀之中。大爆炸导致宇宙空间处处膨胀,且温度相应下降,故B正确;
C.宇宙包含银河系和河外星系,银河系包含太阳系,故C错误;
D.“地心说”宇宙体系在科学发展史上的作用是打破了天圆地方的宇宙观,“日心说”否定了地球是宇宙中心的说法,故D错误。
故选B。
4.B
【详解】太阳是太阳系中质量最大的星球,是太阳系的中心天体,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.B
【详解】AC.金星、火星绕着太阳运动,是行星,故AC不符合题意;
B.月球绕着地球运动,是卫星,故B符合题意;
D.太阳自身能够发光,是恒星,故D不符合题意。
故选D。
6.C
【详解】A.太阳能够发光发热,是离我们最近的恒星,故A符合题意;
BCD.金星、火星为围绕太阳转动的行星,而月球是地球的一颗卫星,故C符合题意,BD不符合题意。
故选C。
7.C
【详解】太阳是能够发光发热的,是离我们最近的恒星;地球、土星为围绕太阳转动的行星;彗星是由冰构成的太阳系小天体,而月球是地球的一颗卫星。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
8.A
【详解】太阳为能够发光发热的,是离我们最近的恒星;地球和火星是围绕太阳转动的行星;月球是地球的一颗卫星;综上分析知,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
9.C
【详解】A.月亮属于卫星,自身不能发光,故A不符合题意;
BD.火星和金星都是太阳系的行星,故BD不符合题意;
C.太阳是距离地球最近的一颗恒星,故C符合题意。
故选C。
10.D
【详解】地球上的人觉得卫星在高空中总保持静止不动,是因为卫星绕地球转动一周和地球自转一周的时间是相同,方向是相同的,即卫星和地球转动方向和转动快慢相同,以地球为参照物,卫星是被研究的物体,地球和卫星之间没有发生位置的变化,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
11.B
【详解】A.牛顿发现了万有引力,故A错误;
B.“日心说”认为太阳是宇宙的中心,星体围绕着太阳转,故B正确;
C.“日心说”认为太阳是宇宙的中心,其实太阳是银河系的中心,而宇宙不仅仅只有一个银河系,故日心说是一个错误的科学理论,故C错误;
D.“地心说”可以解释为啥月亮围绕着太阳转,故D错误。
故选B。
12.B
【详解】宇宙最大,银河系较大,太阳系较小,地月系最小,且地月系是太阳系中的一小部分,而太阳系又是银河系中的一部分,则若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙,应该从最小的地月系开始,然后是太阳系、银河系,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
13.伽利略
【详解】伽利略是经典力学和实验物理学等的先驱,他发明了望远镜,率先用望远镜观察天空,望远镜的发明能让人更好的观察天空,了解天体运行,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。
14. 远离 从该恒星发出的光频率变小
【详解】[1][2]多普勒效应告诉我们:发声的物体远离我们时,我们感到声音的频率变小,发光物体远离我们时,物体发出光的频率变小;因为从某恒星传播过来的光有向红光偏移的规律,即恒星发出的光传到地球时频率变小,由多普勒效应可知,该恒星正远离地球而去。
15. 变大 远离
【详解】[1][2]模拟实验中,用粘有小塑料粒的气球类比宇宙,小塑料粒可看成是宇宙的天体,气球膨胀时,随着体积的增大,任意两棵小塑料粒之间的距离都在变大,说明星系之间的距离在变大,即星系在远离我们。
16.(1)脉冲信号
(2)脉冲星具有极其稳定的自转周期
(3)脉冲星,收到的脉冲星的脉冲信号发生变化
【详解】(1)根据题文可知,电磁波束每扫过地球上的射电望远镜一次,射电望远镜就会收到一个脉冲信号。
(2)由题文可知,脉冲星具有极其稳定的自转周期(自转一圈所用的时间),部分脉冲星的自转周期约3亿年仅变化0.1ms,因此可将脉冲星作为计时基准。
(3)根据题文可知,脉冲星还是宇宙中的“探针”,可应用于探测引力波,类比铁屑研究磁场的分布;收到的脉冲星的脉冲信号发生变化,从而找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。
17.(1)C
(2)不变
(3)变大
(4)A
(5)
【详解】(1)由材料信息得,在银河系中心的 “人马座A”是黑洞,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)物体的质量与物体的位置无关,故一艘宇宙飞船靠近黑洞后,它的质量将不变。
(3)在黑洞的形成过程中,其质量不变,体积变小,由可知,它的密度将变大。
(4)A.宇宙由物质构成,谱线红移现象说明了物质处于不停地运动和发展之中,星系正在远离我们而去,故A符合题意;
BCD.“宇宙大爆炸”理论认为,宇宙最开始时是炽热的“原始火球”,距今约137亿年前,原始火球发生了大爆炸,大爆炸是整体的,涉及宇宙的全部物质及时间、空间;大爆炸导致宇宙空间处处膨胀,温度相应下降,最终宇宙温度下降至一定程度,逐步形成超星系团、星系团、星系及恒星、行星等,故BCD不符合题意。
故选A。
(5)由和可得,星体在宇宙大爆炸后远离我们的时间
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第五章 宇宙和粒子
5.2 探索太空
2022年课程标准
物理素养
1.3.3 了解人类探索太阳系及宇宙的大致历程,知道人类对宇宙的探索将不断深入,关注人类探索宇宙的一些重大活动。
1.物理观念:
(1)了解人类飞出地球的重大事件;
(2)了解中国探索太空的里程;:
2.科学思维:
分析人类探索太空的历史进程,体会人类在探索过程中的艰辛。
3.科学探究:
通过小组合作讨论,了解第一宇宙速度。
4.科学态度与责任:
培养对宇宙探索的兴趣,认识科学研究的局限性,敢于质疑,勇于探索。增强文化自信和民族自豪感。
1. 飞出地球
时间
标志性事件
时间
标志性事件
人造地 球卫星
1957 年
世界上第一颗人造卫星在苏联发射成功
1970 年
我国第一颗人造地球卫星 —— " 东方红一 号"发射成功,开创了中国航天史的新纪元
1961 年
世界上第一艘载人宇宙飞船发射升空,苏联
2003 年
杨利伟乘坐“神舟五号 ”载人飞船圆满完
航天员加加林成功完成了人类第一次环绕地
成了我国首次载人航天飞行,这标志着中
载人
球的飞行。
国成为世界上能够独立开展载人航天活动
飞船
1969 年
美国航天员阿姆斯特朗乘"阿波罗 11 号 "飞 船抵达月球,在月面上留下了人类的第一个 足迹(人类首次登月)
的国家之一。
2. 中国航天
时间
标志性事件
探月
2004 年
2019 年
2020 年
中国正式启动月球探测工程,并命名为“嫦娥工程 ”。嫦娥工程分为“绕 ”“落 ”“回 ”三个阶段。
“嫦娥四号 ”成功在月球背面着陆,这是人类飞行器第一次登陆月球背面。
“嫦娥五号 ”返回器携带 1731g 月球样品返回地球,首次实现了我国地外天体采样返回。
探火
2021 年
“天问一号 ”探测器成功登陆火星,探测器上搭载了我国首辆火星车“祝融号 ”。
探日
2021 年
我国成功将“羲和号 ”太阳探测科学技术试验卫星等 11 颗卫星送入预定轨道,标志着我国正式进 入“探日时代 ”。
空间站
2023 年
中国空间站全貌高清图像首次公布。
问题一: 星空世界
【典例1】太阳系中属于恒星的是( )
A.太阳 B.地球 C.月亮 D.冥王星
恒星是由炽热气体组成的,是能自己发光的球状或类球状天体;行星通常指自身不发光,环绕着恒星的天体;卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体,人造卫星一般亦可称为卫星
【变式1-1】在太阳系中,地球是( )
A.恒星 B.行星 C.矮行星 D.卫星
【基础强化】
1.2024年1月9日,我国发射了爱因斯坦探针卫星,用于探索变幻莫测的宇宙。下列星球中空间尺度最大的是( )
A.地球 B.太阳 C.火星 D.月球
2.下列关于宇宙的说法,正确的是( )
A.哥白尼提出了“地心说”
B.太阳是恒星,它是银河系的中心
C.恒星的位置也是相对变化的
D.宇宙是一个无层次的杂乱的天体结构系统
3.我国科学家利用中国天眼(FAST)在致密星系群——“斯蒂芬五重星系”及周围天区发现了1个尺度约为200万光年的巨大原子气体系统,该系统比银河系大20倍,为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙,下列说法正确的是( )
A.光年作为时间单位,可以衡量银河系的直径
B.大爆炸导致宇宙空间处处膨胀,且温度相应下降
C.宇宙的结构层次:太阳系→银河系→河外星系宇宙
D.“地心说”宇宙体系在科学发展史上的作用是发展“日心说”宇宙体系
4.太阳系中质量最大的星球是( )
A.木星 B.太阳 C.地球 D.月球
5.下列星球中,属于卫星的是( )
A.金星 B.月球 C.火星 D.太阳
6.在下列各天体中,属于卫星的是( )
A.太阳 B.金星 C.月球 D.火星
7.“双星伴月”天文现象中的月球属于( )
A.恒星 B.行星 C.卫星 D.彗星
8.在太阳系中,属于恒星的是( )
A.太阳 B.地球 C.月球 D.火星
9.离我们最近的恒星是( )
A.月亮 B.火星 C.太阳 D.金星
【素养提升】
10.我国自1984年4月8日成功发射第一颗地球同步通讯卫星以来,已经陆续发射了多颗此类卫星。地球上的人认为它静止不动,是因为( )
A.卫星周围没有合适的参照物
B.卫星绕地心转动非常慢
C.卫星和地球以相同的速度运动
D.卫星和地球转动方向和转动快慢相同
11.在人类对宇宙的探索过程,15世纪哥白尼提出的“日心说”比托勒密的“地心说”简洁、和谐。下列与“日心说”相关的说法正确的是( )
A.哥白尼还发现了万有引力定律 B.“日心说”认为太阳是宇宙的中心
C.“日心说”是一个正确的科学理论 D.“地心说”什么天文现象都解释不了
12.若有一天小明乘坐宇宙飞船从地球出发去探索太空,将先后飞离( )
A.太阳系、银河系、地月系 B.地月系、太阳系、银河系
C.银河系、太阳系、地月系 D.地月系、银河系、太阳系
13.经典力学和实验物理学的先驱 (选填“爱因斯坦”“牛顿”或“伽利略”),率先用望远镜观察天空,并由此得出天体运行的结果,有力地支持了哥白尼的日心说。
14.当声源远离我们的时候,声音的音调会变低;反过来,如果声源向我们靠拢,声音的音调则会逐渐变高,这种效应称为声波的多普勒效应。实验证明光也像声波一样具有多普勒效应。人们通过研究发现从某恒星传播过来的光有向红光偏移的规律(红光波频率较低),由此可猜想该恒星的运动应该是 (选填“靠拢”或“远离”)地球的,猜想的依据是 。
15.20世纪20年代科学家发现星系的光谱向长波方向偏移(谱线“红移”)。为了模拟这一现象,我们可用粘有小塑料粒的气球类比为宇宙,小塑料粒可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 ,说明星系在 (选填“远离”或“靠近”)我们。
16.请阅读《宇宙灯塔——脉冲星》并回答问题。
宇宙灯塔——脉冲星
截至2024年5月,有“中国天眼”之称的500m口径球面射电望远镜(FAST)发现的新脉冲星数量突破900颗,这些发现,极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。
“中国天眼”紧盯的脉冲星是什么?脉冲星是一类高速自转的天体,具有极强的磁场,它高速自转时就在两磁极处形成了方向性很强的锥形电磁波束(如图甲所示)。由于两个电磁波束会随着脉冲星的高速自转而一起转动,它们就会像灯塔发出的两束光一样扫过宇宙空间。电磁波束每扫过地球上的射电望远镜一次,射电望远镜就会收到一个脉冲信号(如图乙所示),脉冲星便以此而得名。
脉冲星具有极其稳定的自转周期(自转一圈所用的时间),部分脉冲星的自转周期约3亿年仅变化0.1ms,因此可将脉冲星作为计时基准。
脉冲星还是宇宙中的“探针”,可应用于探测引力波。宇宙中的超大质量天体加速运动时,会产生引力波。引力波信号极其微弱,特别是纳赫兹(Hz)引力波,难以直接观测。但是,引力波会使我们收到的脉冲星的脉冲信号发生变化。我国科学家通过综合分析多个脉冲星脉冲信号的变化,于2023年6月找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。
越来越多被发现的脉冲星,犹如宇宙中不断被点亮的灯塔,引领我们揭开更多暗藏在宇宙中的秘密。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)电磁波束每扫过射电望远镜一次,射电望远镜就会收到一个 ,脉冲星便以此而得名;
(2)脉冲星能够作为计时基准是因为它具有 ;
(3)科学家找到纳赫兹引力波存在的关键证据的研究方法在初中物理的学习过程中也用到过,请类比研究条形磁体周围磁场分布的方法,补全表格中①②的内容 ;
研究对象
条形磁体的磁场
纳赫兹引力波
观测“设备”
人眼
中国天眼
探测工具
铁屑
①
可观测证据
铁屑有规则地排列
②
推理得到的结论
条形磁体周圆的磁场有规律分布
纳赫兹引力波存在
17.阅读短文,回答问题.
黑洞与宇宙
分布在世界各地的射电望远镜,组成了一台巨大的虚拟望远镜,其口径相当于地球直径,该望远镜“拍照”的重点黑洞对象之一,就是位于银河系中心的“人马座A”。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩、塌陷,发生强力爆炸,当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,核心被压缩成一个密实的星体,内部的空间和时间也被压缩了。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程能无休止地进行下去,连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质,由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。
黑洞是宇宙众多天体的一种,“宇宙大爆炸”理论认为,宇宙是由一个致密炽热的点,于一次大爆炸后膨胀形成的。不同星体的远离速度和离我们的距离s成正比,即,式中H为一常数,称为哈勃常数(已由天文观察测定)。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。
(1)在银河系中心的天体是_______。
A.中子星 B.太阳 C.黑洞 D.恒星
(2)假设一艘宇宙飞船靠近黑洞,它的质量将 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)在黑洞的形成过程中,密度 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)关于宇宙的起源,下列说法中与大多数宇宙科学家的观点不一致的是_______。
A.谱线红移现象说明所有星系都在靠近我们
B.大爆炸是整体的,涉及宇宙的全部物质及时间、空间
C.大爆炸导致宇宙空间处处膨胀,温度则相应下降
D.宇宙温度下降至一定程度,逐步形成超星系团、星系团、星系及恒星、行星等
(5)由及我们所学的速度公式,假设某星体在宇宙大爆炸后远离我们的时间为t,其计算式为 (用“哈勃常数H”表示)。
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