第三节 宇宙的起源与演化（分层作业）物理沪科版必修第二册

**基本信息** 本同步练习围绕高中物理“宇宙的起源与演化”主题，通过基础概念辨析、规律理解应用及综合问题解决的分层设计，构建从单一知识点到跨模块综合的知识巩固路径，适配新授课对物理观念建构与科学思维培养的需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|恒星基本概念与演化阶段|单选题（1-5）、填空题（14-16）直接对应核心概念，强化物质观念| |进阶层|相对论初步应用与恒星演化规律|单选题（6-8）、多选题（12-13）深化规律理解，培养科学推理| |综合层|跨模块综合应用与计算|综合题（17-21）结合天体运动计算，体现模型建构与质疑创新|

第三节 宇宙的起源与演化 一、单选题 1．关于恒星的说法正确的是（　　） A．极少数恒星有着和太阳相同的化学成分 B．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星刚刚诞生 C．恒星起源于宇宙中的气体、尘埃等物质 D．神秘天体—黑洞一般由小质量恒星演化形成 2．太阳的寿命估计为100亿年，目前已度过了约50亿年，当太阳耗尽核燃料后，最终将会演化变成（　　） A．主序星 B．白矮星 C．中子星 D．红巨星 3．有关恒星的寿命下列说法中正确的是（　　　） A．恒星的质量越大，它的寿命越长 B．恒星的质量越小，它的寿命越长 C．恒星的寿命与质量无关 D．恒星的寿命与构成恒星的物质、温度、亮度有关 4．在体积巨大、表面温度较低的红巨星形成之后，若恒星外层物质不断膨胀，将形成（　　） A．白矮星 B．超新星 C．行星状星云 D．中子星 5．晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”、“蓝星”以及它们发出的光，下列说法中正确的是（　　） A．红光的波长比蓝光的波长短 B．红光的光子能量比蓝光的光子能量大 C．“红星”的表面温度比“蓝星”的表面温度高 D．“蓝星”的表面温度比“红星”的表面温度高 爱因斯坦在相对论中提出了相对时空观，认为时间和空间互相联系又互相制约，物质的运动对时间和空间有一定的影响。 6．在对太阳进行科学研究的过程中，科学家们发现了很多牛顿力学无法解释的现象。以牛顿运动定律为基础的牛顿力学的适用范围是（　　） A．低速宏观弱引力下的运动问题 B．高速微观弱引力下的运动问题 C．低速微观强引力下的运动问题 D．高速宏观强引力下的运动问题 7．不同于牛顿的绝对时空观，相对时空观认为同时具有相对性。有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是（　　） A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 8．速度引起的钟慢效应是狭义相对论的推论之一。现有一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是（　　） A．a钟最快，b、c钟一样慢 B．a钟最慢，b、c钟一样快 C．a钟最快，c钟最慢 D．a钟最慢，c钟最快 9．太阳是银河系中一颗典型的恒星，已知目前恒星的演化存在三种过程，其中小质量的恒星演化过程为（　　） A．原始星云—恒星—红巨星—白矮星 B．原始星云—恒星—红超巨星—白矮星 C．原始星云—恒星—红巨星—中子星 D．原始星云—恒星—红超巨星—黑洞 10．按照宇宙大爆炸理论思想，在宇宙大爆炸的过程中，关于恒星的演化，下列说法中正确的是（　　） A．小质量恒星燃料耗尽后会收缩成密度极小的白矮星 B．恒星燃料耗尽后外层开始膨胀，变成巨星或超巨星 C．超巨星爆炸后外层物质会扩散到太空中成为星云，内部物质形成新的恒星 D．星云在引力作用下不断收缩，内部温度升高引发了核反应，中子星就形成了 11．关于恒星的演化，下列说法错误的是（    ） A．白矮星的密度比中子星小 B．恒星演化到最后都会变为密度极大的中子星 C．恒星向外辐射的能量来自于核心区域的核聚变 D．超大质量的恒星晚期会变为红超巨星，最后形成黑洞 二、多选题 12．下列说法正确的是（　　） A．哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系正急速的远离我们 B．哈勃发现的“红移”现象说明地球是宇宙的中心 C．“新星”和“超新星”是刚刚产生的恒星 D．“超新星”和“新星”的产生说明恒星正在不断灭亡 E．“超新星”爆发后少数可能形成黑洞 13．在粒子的分类中的规范玻色子包括有：（　　） A．轻子 B．光子 C．胶子 D．中微子 三、填空题 14．人类对宇宙的探索已经有很长的历史。从2300多年前我国战国时期的思想家尸佼给出了宇宙的定义到广义相对论建立之后，宇宙学真正成为了现代科学意义上的一门学科。1929年，美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测发现，银河系外的绝大部分星系都在___________（选填：A．靠近  B．远离）我们，据此，科学家提出了_________宇宙学，以解释宇宙的起源。 15．恒星演化分_______、存在期和死亡期，一颗恒星的寿命取决于它的_______。 16．恒星的颜色与_________密切有关，最冷的恒星（大约3200°C），在天空中呈现暗红色。表面温度5500°C的太阳发出白光。太空中最热的恒星（表面温度高于10000°C）则会呈现________色。 四、综合题 人类对宇宙的探索永无止境。 17．1929 年，美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测发现，银河系外的绝大部分星系都在________（填“靠近”或“远离”）我们。据此，科学家提出了________宇宙学，以解释宇宙的起源。 18．设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道。该卫星与月球相比，一定相等的是（　　） A．质量 B．向心力大小 C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小 19．（多选）某卫星先在圆轨道1运动，在P点变轨后进入椭圆轨道2运动，在Q点变轨后进入圆轨道3运动，若忽略卫星质量变化，则卫星（　　） A．由轨道1进入轨道2要在P点加速 B．由轨道2进入轨道3要在Q点减速 C．变轨前后在Q点的加速度相等 D．变轨前后在Q点的机械能相等 20．（计算）已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，空间站轨道离地高度为h，求空间站绕地球的周期。 21．测量飞船从空间站返回地球的时间。若地球上观察者测得的时间为Δt，飞船中的航天员测得时间为Δt′，仅考虑狭义相对论效应，则（　　） A．Δt<Δt′ B．Δt=Δt′ C．Δt>Δt′ D．无法判断 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 宇宙的起源与演化 一、单选题 1．关于恒星的说法正确的是（　　） A．极少数恒星有着和太阳相同的化学成分 B．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星刚刚诞生 C．恒星起源于宇宙中的气体、尘埃等物质 D．神秘天体—黑洞一般由小质量恒星演化形成 【答案】C 【详解】A．绝大多数恒星有着和太阳相同的化学成分，故A错误； B．恒星燃料耗尽后其核心不再释放能量，核心开始收缩，而外部开始膨胀，于是恒星就变成了一颗红色的巨星或超巨星，故B错误； C．恒星是宇宙中最基本的天体之一，它们由气体、尘埃等物质聚集而成，通过核反应产生能量并持续辐射出来，故C正确； D．神秘天体—黑洞一般由大质量恒星演化形成，故D错误。 故选C。 2．太阳的寿命估计为100亿年，目前已度过了约50亿年，当太阳耗尽核燃料后，最终将会演化变成（　　） A．主序星 B．白矮星 C．中子星 D．红巨星 【答案】B 【详解】太阳只是宇宙中一颗普通的恒星，寿命可达100亿年，太阳进入暮年后，会把所有的燃料都耗尽，成为一颗白矮星，最终化为另一种天体存在于宇宙中。 故选B。 3．有关恒星的寿命下列说法中正确的是（　　　） A．恒星的质量越大，它的寿命越长 B．恒星的质量越小，它的寿命越长 C．恒星的寿命与质量无关 D．恒星的寿命与构成恒星的物质、温度、亮度有关 【答案】B 【详解】ABC．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，故恒星的质量越小，寿命就越长。故AC错误，B正确； D．恒星的寿命与构成恒星的物质、温度、亮度无关 ，故D错误。 故选B。 4．在体积巨大、表面温度较低的红巨星形成之后，若恒星外层物质不断膨胀，将形成（　　） A．白矮星 B．超新星 C．行星状星云 D．中子星 【答案】A 【详解】红巨星一旦形成，就朝恒星的下一阶段——白矮星进发。当外部区域迅速膨胀时，氦核受反作用力却强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，点燃氦聚变。最后的结局将在中心形成一颗白矮星。 故选A。 5．晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”、“蓝星”以及它们发出的光，下列说法中正确的是（　　） A．红光的波长比蓝光的波长短 B．红光的光子能量比蓝光的光子能量大 C．“红星”的表面温度比“蓝星”的表面温度高 D．“蓝星”的表面温度比“红星”的表面温度高 【答案】D 【详解】AB．红光的波长比蓝光的波长长，红光的频率比蓝光的波长低，根据 可知红光的光子能量比蓝光的光子能量小，故AB错误； CD．恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝，故D正确，C错误。 故选D。 爱因斯坦在相对论中提出了相对时空观，认为时间和空间互相联系又互相制约，物质的运动对时间和空间有一定的影响。 6．在对太阳进行科学研究的过程中，科学家们发现了很多牛顿力学无法解释的现象。以牛顿运动定律为基础的牛顿力学的适用范围是（　　） A．低速宏观弱引力下的运动问题 B．高速微观弱引力下的运动问题 C．低速微观强引力下的运动问题 D．高速宏观强引力下的运动问题 7．不同于牛顿的绝对时空观，相对时空观认为同时具有相对性。有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是（　　） A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 8．速度引起的钟慢效应是狭义相对论的推论之一。现有一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是（　　） A．a钟最快，b、c钟一样慢 B．a钟最慢，b、c钟一样快 C．a钟最快，c钟最慢 D．a钟最慢，c钟最快 9．太阳是银河系中一颗典型的恒星，已知目前恒星的演化存在三种过程，其中小质量的恒星演化过程为（　　） A．原始星云—恒星—红巨星—白矮星 B．原始星云—恒星—红超巨星—白矮星 C．原始星云—恒星—红巨星—中子星 D．原始星云—恒星—红超巨星—黑洞 【答案】6．A 7．D 8．C 9．A 【解析】6．经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学只适用于宏观世界、低速运动、弱引力作用下。 故选A。 7．时间延迟效应与相对运动的方向无关，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动变慢了。 故选D。 8．由狭义相对论可知，其时间间隔为 由上述公式可知其物体运动的速度越快，时间间隔越慢，而a、b、c三者做圆周运动，属于同轴转动，其角速度相同，根据线速度公式 可知 所以a钟最快，c钟最慢。 故选C。 9．恒星演化的一般过程是首先形成原始星云，然后星云碰撞、收缩形成恒星，恒星演化后期小质量恒星形成红巨星，之后形成白矮星；大质量恒星形成红超巨星，之后最终会演化为中子星或者黑洞。 故选A。 10．按照宇宙大爆炸理论思想，在宇宙大爆炸的过程中，关于恒星的演化，下列说法中正确的是（　　） A．小质量恒星燃料耗尽后会收缩成密度极小的白矮星 B．恒星燃料耗尽后外层开始膨胀，变成巨星或超巨星 C．超巨星爆炸后外层物质会扩散到太空中成为星云，内部物质形成新的恒星 D．星云在引力作用下不断收缩，内部温度升高引发了核反应，中子星就形成了 【答案】B 【详解】A．小质量恒星燃料耗尽后会收缩成白矮星，但密度不是极小的，故A错误； B．恒星燃料耗尽后外层开始膨胀，变成巨星或超巨星，故B正确； C．超巨星爆炸后外层物质会扩散到太空中成为星云的组成部分，而后这些星云会收缩成为一颗新的恒星，故C错误； D．星云在引力作用下不断收缩，内部温度升高引发了核反应，恒星就形成了，故D错误。 故选B。 11．关于恒星的演化，下列说法错误的是（    ） A．白矮星的密度比中子星小 B．恒星演化到最后都会变为密度极大的中子星 C．恒星向外辐射的能量来自于核心区域的核聚变 D．超大质量的恒星晚期会变为红超巨星，最后形成黑洞 【答案】B 【详解】BD．恒星演化的结果与恒星的质量大小有关，如果恒星的质量小于1.4倍太阳质量，它会演变为白矮星，如果恒星的质量是太阳质量的1.4~2倍，它会演变为中子星，如果恒星的质量更大，它会演变成黑洞，B错误，符合题意，D正确，不符合题意； A．由上述分析可知，白矮星的密度比中子星小，A正确，不符合题意； C．恒星向外辐射的能量来自于核心区域的核聚变，C正确，不符合题意。 故选B。 二、多选题 12．下列说法正确的是（　　） A．哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系正急速的远离我们 B．哈勃发现的“红移”现象说明地球是宇宙的中心 C．“新星”和“超新星”是刚刚产生的恒星 D．“超新星”和“新星”的产生说明恒星正在不断灭亡 E．“超新星”爆发后少数可能形成黑洞 【答案】ADE 【详解】AB．哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系在远离我们，但不能说明我们就处于宇宙的中心，只能说明我们与远处的星系存在相对运动，故A正确，B错误； CD．“新星”和“超新星”是恒星消亡时的一种现象，故C错误，D正确； E．“超新星”爆发后少数可能形成黑洞，故E正确。 故选ADE。 13．在粒子的分类中的规范玻色子包括有：（　　） A．轻子 B．光子 C．胶子 D．中微子 【答案】BC 【详解】规范玻色子是传递各种相互作用的粒子，如光子、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子；轻子是指不参与强相互作用的费米子，轻子包括电子、μ子、τ粒子和与之相应的中微子。 故轻子和中微子不属于规范玻色子。光子和胶子属于规范玻色子。 故选BC。 三、填空题 14．人类对宇宙的探索已经有很长的历史。从2300多年前我国战国时期的思想家尸佼给出了宇宙的定义到广义相对论建立之后，宇宙学真正成为了现代科学意义上的一门学科。1929年，美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测发现，银河系外的绝大部分星系都在___________（选填：A．靠近  B．远离）我们，据此，科学家提出了_________宇宙学，以解释宇宙的起源。 【答案】 B 爆炸 【详解】[1][2]1929年，美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测发现，银河系外的绝大部分星系都在远离我们，据此，科学家提出了爆炸宇宙学，以解释宇宙的起源。 15．恒星演化分_______、存在期和死亡期，一颗恒星的寿命取决于它的_______。 【答案】 诞生期 质量 【详解】[1][2]恒星演化分诞生期、存在期和死亡期，一颗恒星的寿命取决于它的质量。 16．恒星的颜色与_________密切有关，最冷的恒星（大约3200°C），在天空中呈现暗红色。表面温度5500°C的太阳发出白光。太空中最热的恒星（表面温度高于10000°C）则会呈现________色。 【答案】 它表面的温度 偏蓝 【详解】[1]恒星表面的颜色与它表面的温度有关。 [2]最热的恒星则会呈现偏蓝色。 四、综合题 人类对宇宙的探索永无止境。 17．1929 年，美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测发现，银河系外的绝大部分星系都在________（填“靠近”或“远离”）我们。据此，科学家提出了________宇宙学，以解释宇宙的起源。 18．设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道。该卫星与月球相比，一定相等的是（　　） A．质量 B．向心力大小 C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小 19．（多选）某卫星先在圆轨道1运动，在P点变轨后进入椭圆轨道2运动，在Q点变轨后进入圆轨道3运动，若忽略卫星质量变化，则卫星（　　） A．由轨道1进入轨道2要在P点加速 B．由轨道2进入轨道3要在Q点减速 C．变轨前后在Q点的加速度相等 D．变轨前后在Q点的机械能相等 20．（计算）已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，空间站轨道离地高度为h，求空间站绕地球的周期。 21．测量飞船从空间站返回地球的时间。若地球上观察者测得的时间为Δt，飞船中的航天员测得时间为Δt′，仅考虑狭义相对论效应，则（　　） A．Δt<Δt′ B．Δt=Δt′ C．Δt>Δt′ D．无法判断 【答案】17． 远离 爆炸 18．C 19．AC 20． 21．C 【解析】17．[1][2]1929年，美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测发现，银河系外的绝大部分星系都在远离我们。据此，科学家提出了爆炸宇宙学，以解释宇宙的起源。 18．根据万有引力提供向心力 解得 该卫星与月球相比，具有相同的轨道半径，所以加速度大小相等；只需保证万有引力恰好提供向心力即可，质量可以不同，所以向心力大小和受到地球的万有引力大小也不一定相等。 故选C。 19．A．卫星由轨道1进入轨道2在P点做离心运动，所以需点火加速，故A正确； B．卫星由轨道2进入轨道3在Q点相对于原来做离心运动，所以需点火加速，故B错误； C．根据万有引力提供向心力有 解得 变轨前后在Q点的加速度相等，故C正确； D．变轨时卫星需加速，则卫星的动能增加，但引力势能不变，即卫星的机械能增加，故D错误。 故选AC。 20．在地球表面的物体，重力近似等于万有引力 对空间站，万有引力提供向心力 其中 解得 21．根据狭义相对论效应有 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $