3.3 人类对宇宙的探索（高效培优·讲义）科学新版本浙教版七年级上册

3.3 人类对宇宙的探索 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 03 避坑指南·解题通法 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解从地心说到日心说的人类认识宇宙历程 2.理解哈勃定律与宇宙膨胀的观测证据 3.知道宇宙大爆炸理论的基本观点 4.了解银河系、河外星系及恒星演化 1.按“人物—观点—证据”梳理：托勒密地心说→哥白尼日心说→伽利略望远镜证据 2.用“距离越远，退行越快”记忆哈勃定律，明白宇宙在膨胀 3.记住核心数字：约138亿年前，宇宙始于一次大爆炸 4.“尘埃→星云→恒星→红巨星/超新星”串起恒星一生 考点01 从地心说到日心说 1．1.地球曾被人们认为是宇宙中独一无二的天体，是宇宙的中心。 2.我国古代的宇宙观：战国时期的盖天说认为，天圆如张盖，地方如棋盘。盖天说这种宇宙观，虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗行星的基本运动规律，并能推算天象的发生。 3.地心说：公元2世纪，希腊科学家托勒密在总结前人学说的基础上创立了“地心说”。该学说认为地球是宇宙中心，且静止不动，太阳、月球、行星和其他所有天体都围绕着地球在各自的圆形轨道上运转，“地心说”可以解释5颗行星的观测路径，以及太阳、月球的运动路径。 4.日心说：公元16世纪，波兰天文学家哥白尼依据大量精确的观测资料，建立了“日心说”。 该学说认为太阳是宇宙的中心，地球和行星绕太阳转动。与地球是宇宙的中心的观点相比，“日心说”的提出是一个重大突破。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供了新的观测证据。伽利略发现太阳上有黑子，说明太阳并不完美；围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。木星有卫星运转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。 项目 地心说 日心说 提出者 托勒密 哥白尼 中心天体 地球是宇宙中心 太阳是宇宙中心 主要观点 地球静止不动，日月星辰全部绕地球转动 地球和其他行星绕太阳运动，地球同时自转 支持依据 肉眼观察日月星辰东升西落 长期天文观测、数学推算；伽利略望远镜观测提供佐证 历史影响 被教会利用，统治欧洲一千多年 推翻地心说，促进天文学发展 不足之处 错误，地球不是宇宙中心 有局限：太阳只是太阳系中心，不是宇宙的中心 ‌‌【知识点练习】 1.哥白尼“日心说”的主要观点有：位于宇宙中心的太阳和其他恒星是固定不动的，地球和其他各颗行星都在不停地自转和以不同的周期在各自的轨道上绕太阳公转。现今经过科学观测和计算，“日心说”也有它的局限性，并非完全正确。以下“日心说”的观点中错误的是（ ） ①太阳是宇宙的中心 ②太阳是固定不动的 ③地球自转和绕太阳公转 ④太阳系其他行星也自转和绕太阳公转 A. ①④ B. ①② C.③④ D.②③ 考点02 现代宇宙学说 1.宇宙的组成：浩瀚的宇宙中有各种不同的天体，这些天体又组成了大小不同的天体系统。我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭示了宇宙中的许多奥秘。 2.星系的观测：二十世纪一二十年代，天文学家用大型望远镜观测了银河系以外的星系，测出不同星系间的距离，判断它们的运动速度以及运动方向。 3.星系的运动：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。 4.哈勃定律：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度越快。哈勃定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律反映了整个宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀，哈勃定律可以用公式表示为：V=Hd 其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。 5.宇宙大爆炸理论：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为宇宙起源于极高温、极高密度的“奇点”的大爆炸，之后宇宙不断膨胀、温度不断下降，生成各种物质，形成各种星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍将继续膨胀下去。 【宇宙大爆炸理论的证实】 （1）理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。 （2）实际观测的结果：测到来自空间各个方向的辐射，对应温度约为2.73K，与理论预测温度非常接近。 宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。 6.宇宙演化年表：多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸，大爆炸为后来的星系、恒星和行星的形成与演化提供了所有的能量。下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。宇宙大爆炸理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型。 【知识点练习】 1.下列关于如图所示的星系运动模型说法错误的是（　　） A．在气球表面画上的这些圆点是模拟宇宙中的星系 B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙中的星系 C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 考点03 银河系和河外星系 1.星系：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。天文学家把大多数星系分为三类——旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 2.银河系 （1）银河系的形状：银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。 （2）银河系的大小：银河系的直径约为1.0×105光年，中心厚度约为1.2×104光年，自中心向边缘逐渐变薄。太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×104光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。 不同尺度的天体所横跨的范围 3.河外星系：天文学家很早就意识到银河系外有其他星系。1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。 仙女座星系 北斗七星 【知识点练习】 1．科学家发现一颗名为开普勒62E的宜居行星。如图所示为该行星与其绕转的恒星所组成的天体系统，该天体系统相当于宇宙结构层次中的（　　） A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系 考点04 恒星 1.恒星的诞生：天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。当这颗恒星继续收缩升温，温度超过 1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放出能量，恒星就稳定下来，进入主序星阶段。 2.恒星的寿命与质量的关系：恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命（指恒星在耗尽燃料之前能存在的时间）的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 3.太阳未来的演变过程：科学家描绘出了太阳未来的演变过程，约50亿年后，太阳中心缺少足多的氢时，太阳的球核将开始收缩，太阳外层的氢继续变成氦，星体急剧扩大，变成红色，形成红巨星。当太阳膨胀到接近火星轨道时，将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段持续10亿年时间，亮度升高到今天的近1万倍。红巨星不断地把外层物质抛向太空，在星体周围形成行星状星云，它的核聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环，而球核进一步收缩，形成体积极小、密度很大的白矮星。最后，太阳将慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成星云的一部分，留在宇宙中，进入新的循环。 4.恒星的演化过程：与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。如果恒星的质量介于1-8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。如果恒星的质量是太阳质量的10-20倍，它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压力，物质被“压”成了更为神奇的天体——黑洞。黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。 5.黑洞：几十年来，科学家一直在寻找黑洞。2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。2019年，我国天文学家依托自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。银河系中心黑洞距离地球约2.7×104光年之遥。 【知识点练习】 1.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 1． 从“地心说”到“日心说”再到现代宇宙观。古希腊托勒密提出地心说，认为地球是宇宙中心；16世纪哥白尼提出日心说，认为太阳是中心；布鲁诺进一步发展，认为太阳只是无数恒星中的一颗。 2． 肉眼观测→望远镜（伽利略、牛顿）→射电望远镜→太空望远镜（哈勃）→空间探测器。认识随技术深化而拓展。 3． 推动科技进步、探索生命起源、认识宇宙对地球的影响、体现人类好奇心与探索精神。 1．人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。在此过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。如图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，根据现在人类对宇宙的认识，下列“日心说”的观点中错误的是（　　） ①太阳是宇宙的中心　②太阳是固定不动的　③地球是球形的　④地球自转的同时绕太阳公转 A．①②③④ B．①② C．②③ D．①②④ 2．人类对宇宙的探索和认识在不断发展中，下列有关说法正确的是（     ） A．从地心说到日心说的发展过程中，金星的位相变化是一个很好的证据 B．课本气球充气实验很好证明了宇宙在不断膨胀，膨胀没有中心 C．宇宙大爆炸理论完美解释了宇宙的起源，是一个被证实的理论 D．恒星寿命长短取决于它质量大小，质量越小，寿命越短 3．从古至今，无数科学家、哲学家和思想家都试图解开宇宙的奥秘，提出了各种学说和理论。那么，在以下关于人类对宇宙探索的学说中，正确的是（　　） A．在一只气球上画一些小圆点，气球在充气过程中不断膨胀，导致气球表面各个小圆点之间的距离逐渐增大，这一实验现象被认为是现代宇宙论最重要的证据 B．“日心说”宇宙体系学说开创了对天体的观察研究 C．关于宇宙起源，根据多方面的观测研究表明，我们的宇宙始于距今约138亿年的一次大爆炸 D．宇宙大爆炸理论认为，大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度相应升高 4．哥白尼“日心说”的主要观点有：位于宇宙中心的太阳和其他恒星是固定不动的，地球和其他各颗行星都在不停地自转和以不同的周期在各自的轨道上绕太阳公转。现今经过科学观测和计算，“日心说”也有它的局限性，并非完全正确。以下“日心说”的观点中错误的是（    ） ①太阳是宇宙的中心        ②太阳是固定不动的 ③地球自转和绕太阳公转    ④太阳系其他行星也自转和绕太阳公转 A．①④ B．①② C．③④ D．②③ 5．科学家观测到某类超新星的亮度比预期暗，说明该星系（　　） A．退行速度比哈勃定律预测的更快 B．距离比哈勃定律预测的更远 C．正在加速远离地球 D．宇宙膨胀速度在减慢 6．近期我国科学家利用“中国天眼”（FAST）在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍天体系统，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．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降 C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙 D．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心 7．宇宙空间正随着人们的认识而逐渐“变大”。下列对宇宙的认识正确的是（     ） A．夜晚看到的星星都是恒星 B．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心 C．流星是由于流星体闯入地球大气层，与大气摩擦燃烧产生 D．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度不断上升 8．2024年天文学家发现了一个奇特的宇宙结构叫大环。它是一个由大量星系和星系团构成的环状结构，是有史以来观测到的宇宙中最大的结构。下列关于宇宙说法错误的是（　　） A．银河系是一个旋涡星系，从上往下看，能看到银河系的旋涡结构 B．大环中存在许多像太阳一样的恒星 C．宇宙大爆炸理论是被人们广泛接受的完整科学理论 D．随着科学技术的发展，人类观测到的宇宙将越来越接近它真实的样子 9．延安路学校天文社要求绘制天体系统的层次结构，请你帮助小延选择对应的正确标注（   ） A．a为太阳系，b为银河系，c为总星系 B．a为银河系，b为河外星系，c为太阳系 C．a为银河系，b为太阳系，c为地月系 D．a为总星系，b为河外星系，c为太阳系 10．如图所示为行星与其绕转的恒星所组成的天体系统，该天体系统相当于宇宙结构层次中的（　　） A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系 11．爱因斯坦说过，宇宙是可以理解的。下列关于宇宙的说法中错误的是（　　） A．河外星系的谱线红移说明宇宙正在膨胀 B．微波背景辐射说明宇宙起源于热大爆炸 C．太阳以及太阳系中的地球和其他行星都来自于宇宙中同一星云 D．地球在宇宙中的位置为：宇宙—河外星系—银河系—太阳系—地球 12．大爆炸宇宙论已经被大多数科学家所接受。如图为大爆炸宇宙模型中宇宙半径、宇宙温度与时间之间的关系，下列相关说法合理的是（　　） A．宇宙由太阳系和银河系构成 B．大爆炸宇宙论是一个科学结论 C．随着宇宙半径的增大，宇宙温度在升高 D．此模型表示宇宙在不断膨胀 13．“神舟十七号”载人航天飞船成功发射，标志着我国对宇宙的探索又上升了一个新的台阶。下列对宇宙的有关认识正确的是（   ） A．太阳位于银河系的中心 B．流星现象是由于流星体闯入地球大气层，与大气层摩擦燃烧产生的 C．我们在夜晚仰望星空时，看到的星星都是恒星 D．从侧面看，银河系像一个车轮状的大漩涡 14．科学家利用墨子巡天望远镜观测到仙女星系，并测得仙女星系距地球超200万光年。如图为不同层次天体系统的示意图，则仙女星系所属的天体系统为（    ） A．河外星系 B．银河系 C．太阳系 D．地月系 15．战国时期的甘德在其著作《岁足经》中提到，有一颗小赤星依附在木星近旁，这可能是人类最早关于木星卫星的记录。则小赤星与木星组成的天体系统最类似于宇宙层次中的（　　） A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系 16．我国“天关”卫星探测到银河系内X射线暗弱爆发，为寻找恒星级黑洞提供新路径。下列关于宇宙相关内容正确的是（     ） A．银河系的中心天体是太阳 B．目前宇宙正处于不断膨胀阶段 C．太阳作为恒星，最终会演化为黑洞 D．宇宙的结构层次：太阳系→银河系→河外星系→宇宙 17．流程图有利于我们对所学知识进行整理和归纳。以下流程图中正确的是（　　） A．太阳未来的演化过程：主序星→红巨星→白矮星→黑矮星 B．太阳大气层由外向内分三层：光球层→色球层→日冕 C．天体系统由小到大：太阳系→银河系→河外星系→宇宙 D．大恒星的演化过程：大恒星→红超巨星→超新星→中子星→黑洞 18．浩瀚的宇宙中有大小不同的天体系统。如图所示的天体系统为（　　） A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系 19．一颗恒星的寿命取决于它的质量，其关系如图所示，从图中可以判断（　　） ①质量大的恒星寿命较短；②质量小的恒星寿命较短； ③太阳的寿命约为10亿年；④太阳的寿命约为100亿年 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 20．研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息，推测四种恒星中寿命最长的是（  ） 恒星 质量（与太阳相比的倍数） 天狼A星 2.14 天狼B星 1.05 织女星 2.13 牛郎星 1.79 恒星的质量（与太阳相比的倍数） A．天狼A星 B．天狼B星 C．织女星 D．牛郎星 21．下列关于恒星演化的叙述，不正确的是（　　） A．星云团中的气体和尘埃不断紧缩至开始发光时，一颗新的恒星就诞生了 B．当太阳中心的燃料消耗殆尽时，它就会膨胀变成红巨星 C．几颗红超巨星紧缩在一起时，形成了黑洞 D．红超巨星可能爆发成为超新星 22．人类对宇宙的认识经历漫长的过程。 ①“盖天说”是我国古代最早的宇宙结构学说，这一学说认为天是圆形的地是方形。 ②公元2世纪，托勒密创立了“地心说”理论，他认为地球是宇宙的中心，太阳绕着地球做圆周运动。 ③1543年，哥白尼通过观察和测量提出了“日心说”理论，并认为行星绕日运行的轨道是圆的。 ④1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，发现围绕着木星的有4颗卫星，为“日心说”提供了强有力的证据。 ⑤1927年，勒梅特首次提出了宇宙大爆炸假说：在每一个星系上都能观测到其他星系离它远去，宇宙膨胀是没有中心的膨胀，而且在加速膨胀。 (1)“盖天说”既是我国古代对宇宙的认识，也是对地球形状的认识。下列证据能证明地球是一个球体的是_____。 A．海边远离的帆船桅杆先消失，船身后消失 B．月食时月球上的影子呈弧形 (2)从“地心说”向“日心说”的发展标志着科学理论的演化和进步。关于“日心说”和“地心说”说法正确的是_____。 A．“地心说”能解释宇宙大爆炸理论 B．“地心说”是错误的，“日心说”是完全正确的 C．“地心说”和“日心说”都认为行星做圆周运动 D．“地心说”和“日心说”都认为太阳是宇宙的中心 (3)分析上述科学史，下列观点正确的有_____。 A．“地心说”对人类认识宇宙没有帮助 B．“日心说”的发展说明理论的确立需要证据 C．根据宇宙大爆炸理论可知太阳正在靠近地球 D．只有完全正确的完美理论才是真正的科学理论 23．我国天文学家精确测量了距银河系中心1.6万光年至8.1万光年内恒星运动速度，并估算出银河系的“体重”约为8050亿个太阳质量。 (1)下列示意图中，能正确反映宇宙、银河系、太阳系之间关系的是______。 A． B． C． D． (2)如果从河外星系某处拍摄到的银河系如图所示，则拍摄的视角是______（填“从上往下”或“侧面”）。 (3)大爆炸理论认为星系退行的速度与其离地球的距离成正比，即哈勃定律（v为速度，d为距离，H为哈勃常数）。已知“长蛇星Ⅱ系团”距地球33亿光年，退行速度为。请你估算距地球22亿光年的“牧夫座星系团”的退行速度约为______km/s。 24．现代宇宙学说的发展： 材料一：1915年，科学家爱因斯坦建立了广义相对论，并将其用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。 材料二：1922年，科学家弗里德曼从广义相对论出发，得到了一个均匀地膨胀或收缩的宇宙模型。 材料三：1929年，天文学家哈勃分析星系退行速度和距离的关系，提出了著名的哈勃定律。他发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。 材料四：1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理论，为宇宙起源的大爆炸理论奠定了基础。该理论是目前被广为接受的宇宙起源学说。 (1)根据材料三中哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在不断地_______（选填“膨胀”或“收缩”）。 (2)现代宇宙学说的发展过程给我们的启示是_______（填序号）。 ①前人的经验没有可取之处         ②科学是不断发展的 ③科学研究是科学家的事           ④人类对科学的认识全凭突发奇想 25．科普阅读 阅读《宇宙大爆炸》，回答问题。 1946年，有科学家提出，宇宙起源于大约137亿年以前的一次大爆炸。科学家注意到，从我们所处的银河系观察，银河系外的星系（即河外星系）发出的光，绝大部分颜色会偏“红”，个别也有几个颜色偏“蓝”，分别称为“红移”和“蓝移”。理论分析表明，发生红移的河外星系，表示它在远离我们。蓝移则表示相应的星系在靠近我们。银河系之外的其他星系群和星系团中的星系几乎都表现出红移，而且离我们越远的星系，红移量越大。这似乎表明，绝大多数星系都在远离我们，而且离我们越远的星系，远离越快。 天文学家通过反复观测，得出一条规律：河外星系远离我们的速度v与它到我们的距离s成正比，这条规律被称为哈勃定律，其数学表达式为v=Hs，式中H称为哈勃常数。哈勃定律的发现，有力支持了宇宙大爆炸学说。 根据上述材料，回答下列问题： （1）如果我们看到某个星系发出的光的颜色偏“蓝”，说明这个星系正在______我们； （2）类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是______； A．米　　B．秒　　C．米-1　　D．秒-1 （3）若距离我们约22亿光年的“牧夫座星系团”远离我们的速度约为4×104km/s，则距离我们约33亿光年的“长蛇Ⅱ星系团”，远离我们的速度约为______km/s； （4）小明根据哈勃定律，认为若以银河系为参照物，那么河外星系做匀速运动。你是否同意他的观点，并说明理由______。 26．科学家利用探测器发射电磁波（速度接近光速），发现在距地球31光年，有一颗可能有生命存在的“超级地球”。它的质量约为地球的6倍，围绕一颗比太阳略小的恒星运行（如图甲），运行一周所需时间为55.7天。（注：光年是光经过一年的距离，光速为3×108米/秒。） (1)如图乙是宇宙的星系结构层次图，超级地球与恒星所组成的星系，相当于图中的__________。 (2)“适宜的温度”“充足的水分”和“恰到好处的大气层”是科学家推测其他星球是否存在生命的依据。下列证据支持“超级地球”存在生命的有__________。（可多选） A．“超级地球”围绕恒星的运行方向与地球一致 B．“超级地球”与恒星的距离使其可获得与地球相近的光能 C．“超级地球”的质量使其能产生对气体足够的吸引力 D．“超级地球”绕恒星运动一周的时间比地球快得多 E．“超级地球”有较厚大气层，像地球一样能在其表面保持液态水 27．人类对宇宙的探索是一个充满挑战和不断进步的过程。从最初的肉眼观测到现代的高科技探测器，人类的探索工具和技术不断发展，对宇宙的认识也在不断深入。请完成下列问题： (1)地球曾被认为是宇宙独一无二的天体，是宇宙的中心。直到16世纪，___________为太阳系建立了“日心说”模型。 (2)后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，而银河系由几千亿颗像太阳这样的___________（填“恒星”、“行星”或“卫星”）组成。银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈___________状。 (3)___________理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 人类对宇宙的探索 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 03 避坑指南·解题通法 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解从地心说到日心说的人类认识宇宙历程 2.理解哈勃定律与宇宙膨胀的观测证据 3.知道宇宙大爆炸理论的基本观点 4.了解银河系、河外星系及恒星演化 1.按“人物—观点—证据”梳理：托勒密地心说→哥白尼日心说→伽利略望远镜证据 2.用“距离越远，退行越快”记忆哈勃定律，明白宇宙在膨胀 3.记住核心数字：约138亿年前，宇宙始于一次大爆炸 4.“尘埃→星云→恒星→红巨星/超新星”串起恒星一生 考点01 从地心说到日心说 1．1.地球曾被人们认为是宇宙中独一无二的天体，是宇宙的中心。 2.我国古代的宇宙观：战国时期的盖天说认为，天圆如张盖，地方如棋盘。盖天说这种宇宙观，虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗行星的基本运动规律，并能推算天象的发生。 3.地心说：公元2世纪，希腊科学家托勒密在总结前人学说的基础上创立了“地心说”。该学说认为地球是宇宙中心，且静止不动，太阳、月球、行星和其他所有天体都围绕着地球在各自的圆形轨道上运转，“地心说”可以解释5颗行星的观测路径，以及太阳、月球的运动路径。 4.日心说：公元16世纪，波兰天文学家哥白尼依据大量精确的观测资料，建立了“日心说”。 该学说认为太阳是宇宙的中心，地球和行星绕太阳转动。与地球是宇宙的中心的观点相比，“日心说”的提出是一个重大突破。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供了新的观测证据。伽利略发现太阳上有黑子，说明太阳并不完美；围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。木星有卫星运转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。 项目 地心说 日心说 提出者 托勒密 哥白尼 中心天体 地球是宇宙中心 太阳是宇宙中心 主要观点 地球静止不动，日月星辰全部绕地球转动 地球和其他行星绕太阳运动，地球同时自转 支持依据 肉眼观察日月星辰东升西落 长期天文观测、数学推算；伽利略望远镜观测提供佐证 历史影响 被教会利用，统治欧洲一千多年 推翻地心说，促进天文学发展 不足之处 错误，地球不是宇宙中心 有局限：太阳只是太阳系中心，不是宇宙的中心 ‌‌【知识点练习】 1.哥白尼“日心说”的主要观点有：位于宇宙中心的太阳和其他恒星是固定不动的，地球和其他各颗行星都在不停地自转和以不同的周期在各自的轨道上绕太阳公转。现今经过科学观测和计算，“日心说”也有它的局限性，并非完全正确。以下“日心说”的观点中错误的是（ ） ①太阳是宇宙的中心 ②太阳是固定不动的 ③地球自转和绕太阳公转 ④太阳系其他行星也自转和绕太阳公转 A. ①④ B. ①② C.③④ D.②③ 【答案】B 【详解】太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系之外还有众多其他的星系，①错误；太阳并不是固定不动的，太阳系围绕银河系的中心旋转，同时太阳自身也在宇宙空间中运动，②错误；地球在自转的同时，还绕着太阳进行公转，③正确；太阳系中的其他行星都同时进行自转和绕太阳公转，④正确。 考点02 现代宇宙学说 1.宇宙的组成：浩瀚的宇宙中有各种不同的天体，这些天体又组成了大小不同的天体系统。我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭示了宇宙中的许多奥秘。 2.星系的观测：二十世纪一二十年代，天文学家用大型望远镜观测了银河系以外的星系，测出不同星系间的距离，判断它们的运动速度以及运动方向。 3.星系的运动：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。 4.哈勃定律：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度越快。哈勃定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律反映了整个宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀，哈勃定律可以用公式表示为：V=Hd 其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。 5.宇宙大爆炸理论：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为宇宙起源于极高温、极高密度的“奇点”的大爆炸，之后宇宙不断膨胀、温度不断下降，生成各种物质，形成各种星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍将继续膨胀下去。 【宇宙大爆炸理论的证实】 （1）理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。 （2）实际观测的结果：测到来自空间各个方向的辐射，对应温度约为2.73K，与理论预测温度非常接近。 宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。 6.宇宙演化年表：多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸，大爆炸为后来的星系、恒星和行星的形成与演化提供了所有的能量。下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。宇宙大爆炸理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型。 【知识点练习】 1.下列关于如图所示的星系运动模型说法错误的是（　　） A．在气球表面画上的这些圆点是模拟宇宙中的星系 B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙中的星系 C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 【答案】D 【解析】A．用气球做星系运动的模拟实验，用画的小圆点模拟宇宙中的星系，故A不符合题意； B．给气球充气，使气球不断地胀大，用来模拟宇宙膨胀，故B不符合题意； C．给气球充气，使气球不断地胀大，导致各个小圆点之间的距离变大，说明星系之间的距离在变大，说明星系是在运动的，故C不符合题意； D．星系离我们越远，它的退行速度越快。充气时气球以球状胀大，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更慢，故D符合题意。 考点03 银河系和河外星系 1.星系：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。天文学家把大多数星系分为三类——旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 2.银河系 （1）银河系的形状：银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。 （2）银河系的大小：银河系的直径约为1.0×105光年，中心厚度约为1.2×104光年，自中心向边缘逐渐变薄。太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×104光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。 不同尺度的天体所横跨的范围 3.河外星系：天文学家很早就意识到银河系外有其他星系。1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。 仙女座星系 北斗七星 【知识点练习】 1．科学家发现一颗名为开普勒62E的宜居行星。如图所示为该行星与其绕转的恒星所组成的天体系统，该天体系统相当于宇宙结构层次中的（　　） A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系 【解答】解：一颗行星在一颗恒星附近，因此该星系相当于宇宙结构层次中的太阳系。 故选：B。 考点04 恒星 1.恒星的诞生：天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。当这颗恒星继续收缩升温，温度超过 1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放出能量，恒星就稳定下来，进入主序星阶段。 2.恒星的寿命与质量的关系：恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命（指恒星在耗尽燃料之前能存在的时间）的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 3.太阳未来的演变过程：科学家描绘出了太阳未来的演变过程，约50亿年后，太阳中心缺少足多的氢时，太阳的球核将开始收缩，太阳外层的氢继续变成氦，星体急剧扩大，变成红色，形成红巨星。当太阳膨胀到接近火星轨道时，将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段持续10亿年时间，亮度升高到今天的近1万倍。红巨星不断地把外层物质抛向太空，在星体周围形成行星状星云，它的核聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环，而球核进一步收缩，形成体积极小、密度很大的白矮星。最后，太阳将慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成星云的一部分，留在宇宙中，进入新的循环。 4.恒星的演化过程：与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。如果恒星的质量介于1-8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。如果恒星的质量是太阳质量的10-20倍，它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压力，物质被“压”成了更为神奇的天体——黑洞。黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。 5.黑洞：几十年来，科学家一直在寻找黑洞。2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。2019年，我国天文学家依托自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。银河系中心黑洞距离地球约2.7×104光年之遥。 【知识点练习】 1.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 【答案】C 【详解】恒星诞生于星云，星云中的气体尘埃收缩形成原恒星，原恒星启动核聚变后，一颗新恒星正式诞生，A正确；恒星演化到晚年，内部核燃料消耗殆尽后，外层会膨胀，形成巨星（中小质量恒星）或超巨星（大质量恒星），B正确。黑洞是单个质量足够大的恒星在演化末期发生超新星爆发后，核心急剧坍缩形成的，并不是几个超巨星紧缩形成，C错误。大质量的超巨星在演化末期，确实可能爆炸成为超新星，D正确。 1． 从“地心说”到“日心说”再到现代宇宙观。古希腊托勒密提出地心说，认为地球是宇宙中心；16世纪哥白尼提出日心说，认为太阳是中心；布鲁诺进一步发展，认为太阳只是无数恒星中的一颗。 2． 肉眼观测→望远镜（伽利略、牛顿）→射电望远镜→太空望远镜（哈勃）→空间探测器。认识随技术深化而拓展。 3． 推动科技进步、探索生命起源、认识宇宙对地球的影响、体现人类好奇心与探索精神。 1．人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。在此过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。如图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，根据现在人类对宇宙的认识，下列“日心说”的观点中错误的是（　　） ①太阳是宇宙的中心　②太阳是固定不动的　③地球是球形的　④地球自转的同时绕太阳公转 A．①②③④ B．①② C．②③ D．①②④ 【答案】B 【解析】①现代天文学研究表明，宇宙是极其广阔的，包含无数的星系，太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系之外还有众多其他的星系，所以太阳并不是宇宙的中心，故①错误。 ②太阳并不是固定不动的，太阳系围绕银河系的中心旋转，同时太阳自身也在宇宙空间中运动，故②错误。 ③现代科学已经证实地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体，故③正确。 ④地球在自转的同时，还绕着太阳进行公转，自转产生了昼夜交替现象，公转产生了四季变化等现象，该④正确。 故选B。 2．人类对宇宙的探索和认识在不断发展中，下列有关说法正确的是（     ） A．从地心说到日心说的发展过程中，金星的位相变化是一个很好的证据 B．课本气球充气实验很好证明了宇宙在不断膨胀，膨胀没有中心 C．宇宙大爆炸理论完美解释了宇宙的起源，是一个被证实的理论 D．恒星寿命长短取决于它质量大小，质量越小，寿命越短 【答案】A 【解析】A．17世纪，伽利略利用望远镜观察金星的位相变化，否定了地心说，是日心说的证据，故A正确； B．气球充气实验用来模拟宇宙膨胀，不能直接证明宇宙在不断膨胀，故B错误； C．该理论有大量证据支撑，但并非 “完美”，仍存在无法解释的问题，不能说完全被证实，故C错误； D．恒星质量越小，核燃料消耗越慢，寿命越长；大质量恒星燃烧剧烈，寿命很短，故D错误。 故选A。 3．从古至今，无数科学家、哲学家和思想家都试图解开宇宙的奥秘，提出了各种学说和理论。那么，在以下关于人类对宇宙探索的学说中，正确的是（　　） A．在一只气球上画一些小圆点，气球在充气过程中不断膨胀，导致气球表面各个小圆点之间的距离逐渐增大，这一实验现象被认为是现代宇宙论最重要的证据 B．“日心说”宇宙体系学说开创了对天体的观察研究 C．关于宇宙起源，根据多方面的观测研究表明，我们的宇宙始于距今约138亿年的一次大爆炸 D．宇宙大爆炸理论认为，大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度相应升高 【答案】C 【解析】A. 在一只气球上画一些小圆点，气球在充气过程中不断膨胀，导致气球表面各个小圆点之间的距离逐渐增大，这一实验现象模拟的是宇宙在膨胀，不能被认为是现代宇宙论最重要的证据，故A错误； B. “日心说”否定了“地心说”，阐明了天体运行的现象，为人类认识太阳系奠定了基础，日心说提出之前，科学家已经开始了对天体的观察研究，故B错误； C. 关于宇宙起源，许多科学家根据多方面的观测研究表明，我们的宇宙始于距今约138亿年的一次大爆炸，大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理，故C正确； D. 宇宙大爆炸理论认为，大爆炸使物质四散出去，导致宇宙空间处处膨胀，温度相应下降，故D错误。 故选C。 4．哥白尼“日心说”的主要观点有：位于宇宙中心的太阳和其他恒星是固定不动的，地球和其他各颗行星都在不停地自转和以不同的周期在各自的轨道上绕太阳公转。现今经过科学观测和计算，“日心说”也有它的局限性，并非完全正确。以下“日心说”的观点中错误的是（    ） ①太阳是宇宙的中心        ②太阳是固定不动的 ③地球自转和绕太阳公转    ④太阳系其他行星也自转和绕太阳公转 A．①④ B．①② C．③④ D．②③ 【答案】B 【解析】太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系之外还有众多其他的星系，①错误；太阳并不是固定不动的，太阳系围绕银河系的中心旋转，同时太阳自身也在宇宙空间中运动，②错误；地球在自转的同时，还绕着太阳进行公转，③正确；太阳系中的其他行星都同时进行自转和绕太阳公转‌，④正确。 5．科学家观测到某类超新星的亮度比预期暗，说明该星系（　　） A．退行速度比哈勃定律预测的更快 B．距离比哈勃定律预测的更远 C．正在加速远离地球 D．宇宙膨胀速度在减慢 【答案】ABC 【解析】由哈勃定律可知，星系的退行速度与它们到地球的距离成正比，该超新星的亮度比预计的暗，说明与地球之间的距离比预计的远，则退行速度也大于预期，其在加速离开地球，说明宇宙在加速膨胀。故ABC符合题意，D不符合题意。 故选ABC。 6．近期我国科学家利用“中国天眼”（FAST）在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍天体系统，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．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降 C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙 D．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心 【答案】B 【解析】A．光年是指光一年内通过的距离，是距离的单位，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．太阳并不位于银河系的中心，银河系也不位于宇宙的中心，它只是宇宙中无数星系中的一个，故D错误。 故选B。 7．宇宙空间正随着人们的认识而逐渐“变大”。下列对宇宙的认识正确的是（     ） A．夜晚看到的星星都是恒星 B．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心 C．流星是由于流星体闯入地球大气层，与大气摩擦燃烧产生 D．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度不断上升 【答案】C 【解析】A．夜晚肉眼可见的星星除恒星外，还包含太阳系内的行星（如金星、木星）、彗星等天体，并非全部都是恒星，故A错误； B．现代天文观测证实太阳系只是银河系的普通恒星系统，并非银河系中心；银河系也只是总星系中千亿级星系的一员，不存在“宇宙中心”这一说法，故B错误；   C．流星属于太阳系中的流星体，高速闯入地球大气层后，与大气剧烈摩擦升温燃烧，形成我们肉眼可见的流星现象，故C正确； D．宇宙大爆炸理论的核心观点是，原始火球爆炸后宇宙空间持续膨胀，整体温度是不断降低的，逐步演化形成各类天体结构，故D错误。   故选C。 8．2024年天文学家发现了一个奇特的宇宙结构叫大环。它是一个由大量星系和星系团构成的环状结构，是有史以来观测到的宇宙中最大的结构。下列关于宇宙说法错误的是（　　） A．银河系是一个旋涡星系，从上往下看，能看到银河系的旋涡结构 B．大环中存在许多像太阳一样的恒星 C．宇宙大爆炸理论是被人们广泛接受的完整科学理论 D．随着科学技术的发展，人类观测到的宇宙将越来越接近它真实的样子 【答案】C 【解析】A．银河系是一个典型的旋涡星系，从上方俯视银河系，确实能够看到其呈现出旋涡状的结构，故A正确，不符合题意； B．大环是由星系和星系团构成的宇宙结构，而星系本身包含大量恒星，如银河系有上千亿颗恒星。太阳是银河系中一颗普通恒星，其他星系中必然存在类似太阳的恒星。故B正确，不符合题意； C．宇宙大爆炸理论是目前解释宇宙起源和演化的主流模型，有观测证据支持，如宇宙微波背景辐射、轻元素丰度、哈勃膨胀等。但它并不是一个完整无缺的科学理论，这一理论仍然存在一些尚未解决的问题和谜团，例如暗能量、暴胀理论等问题尚未完全解决，还需要进一步的研究和探索来完善。故C错误，符合题意； D．科技发展使得望远镜升级、探测技术的进步使人类能观测到更遥远的星系、更早的宇宙时期。尽管受光速限制（可观测宇宙半径约465亿光年），但观测技术的进步会不断揭示更多宇宙细节，人类观测到的宇宙将越来越接近它真实的样子。故D正确，不符合题意。 故选C。 9．延安路学校天文社要求绘制天体系统的层次结构，请你帮助小延选择对应的正确标注（   ） A．a为太阳系，b为银河系，c为总星系 B．a为银河系，b为河外星系，c为太阳系 C．a为银河系，b为太阳系，c为地月系 D．a为总星系，b为河外星系，c为太阳系 【答案】C 【解析】天体系统，是宇宙各星系的统称。地球与月球构成了一个天体系统，称为地月系。太阳系是由太阳以及在其引力作用下围绕它运转的天体构成的天体系统。太阳系只是银河系的一小部分，而银河系也只是茫茫宇宙的一部分（总星系）。河外星系是指银河系以外的其他天体系统。由题可知，图示天体系统的层次结构由高到低的分别是a—b—c。可知a对应的是银河系，b对应的是太阳系，c对应的是地月系，A、B、D错误，C正确。故选C项。 10．如图所示为行星与其绕转的恒星所组成的天体系统，该天体系统相当于宇宙结构层次中的（　　） A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系 【答案】B 【解析】宇宙结构层次从大到小为：宇宙、银河系（河外星系）、太阳系、地月系，行星与其绕转的恒星所组成的天体系统相当于太阳系。 故选B。 11．爱因斯坦说过，宇宙是可以理解的。下列关于宇宙的说法中错误的是（　　） A．河外星系的谱线红移说明宇宙正在膨胀 B．微波背景辐射说明宇宙起源于热大爆炸 C．太阳以及太阳系中的地球和其他行星都来自于宇宙中同一星云 D．地球在宇宙中的位置为：宇宙—河外星系—银河系—太阳系—地球 【答案】D 【解析】河外星系的谱线红移说明宇宙正在膨胀，A正确，但不符合题意；研究认为，微波背景辐射说明宇宙起源于热大爆炸，B正确，但不符合题意；星云假说：太阳系星球物质，初时都是大量基本微粒，充满整个宇宙空间。由于万有引力作用，使这些原始弥漫的星云物质逐渐分别凝聚，从而形成包括地球在内的太阳系各天体，因此，可以认为太阳以及太阳系中的地球和其他行星都来自于宇宙中同一星云，C正确，但不符合题意；地球在宇宙中的位置为：宇宙—银河系—太阳系—地球，河外星系与银河系是宇宙中关系并列的不同星系，不存在从属关系，D错误，但符合题意。故答案为：D。 12．大爆炸宇宙论已经被大多数科学家所接受。如图为大爆炸宇宙模型中宇宙半径、宇宙温度与时间之间的关系，下列相关说法合理的是（　　） A．宇宙由太阳系和银河系构成 B．大爆炸宇宙论是一个科学结论 C．随着宇宙半径的增大，宇宙温度在升高 D．此模型表示宇宙在不断膨胀 【答案】D 【解析】A．宇宙由银河系和河外星系构成，故不符合题意； B．大爆炸宇宙论是一个猜想没有充足的证据证实这些观点的真实性，故不符合题意； C．由图像可知随着宇宙半径的增大，宇宙温度在降低，故不符合题意； D．宇宙大爆炸理论模型认为宇宙在不断膨胀，故符合题意。 13．“神舟十七号”载人航天飞船成功发射，标志着我国对宇宙的探索又上升了一个新的台阶。下列对宇宙的有关认识正确的是（   ） A．太阳位于银河系的中心 B．流星现象是由于流星体闯入地球大气层，与大气层摩擦燃烧产生的 C．我们在夜晚仰望星空时，看到的星星都是恒星 D．从侧面看，银河系像一个车轮状的大漩涡 【答案】B 【解析】太阳位于太阳系的中心，而不是银河系的中心，A错误；流星现象是由于流星体闯入地球大气层，与地球大气层剧烈摩擦燃烧产生的光斑，B正确；我们在夜晚仰望星空时，看到的星星大部分是恒星，还有行星，C错误；从俯视看，银河系更像一个车轮状大漩涡，四条旋臂从中心伸出；从侧面看，银河系像一个中间凸起的大透镜，D错误。故选B。 14．科学家利用墨子巡天望远镜观测到仙女星系，并测得仙女星系距地球超200万光年。如图为不同层次天体系统的示意图，则仙女星系所属的天体系统为（    ） A．河外星系 B．银河系 C．太阳系 D．地月系 【答案】A 【解析】仙女星系距地球超200万光年，超出银河系范围，属于河外星系，A正确； 银河系直径约10万光年，仙女星系距离远超该范围，不属于银河系，B错误； 太阳系是银河系的组成部分，尺度远小于银河系，无法容纳仙女星系，C错误； 地月系是行星系统，尺度极小，与仙女星系无关，D错误。 故选：A。 15．战国时期的甘德在其著作《岁足经》中提到，有一颗小赤星依附在木星近旁，这可能是人类最早关于木星卫星的记录。则小赤星与木星组成的天体系统最类似于宇宙层次中的（　　） A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系 【答案】A 【解析】地月系是由行星地球和其卫星月球组成的天体系统；太阳系是由恒星太阳和围绕它运行的行星、卫星等天体组成的天体系统；银河系是由大量恒星等天体组成的庞大天体系统，包含太阳系等；河外星系是指在银河系以外，由大量恒星组成的天体系统，与银河系并列。小赤星与木星组成的天体系统属于行星和卫星构成的系统，类似于地月系，A正确，BCD错误。故选A。 【点睛】地球和月球构成最低一级的天体系统地月系，地月系从属于太阳系，太阳系从属于银河系，银河系和河外星系共同构成了人类目前所能观测到的宇宙范围。 16．我国“天关”卫星探测到银河系内X射线暗弱爆发，为寻找恒星级黑洞提供新路径。下列关于宇宙相关内容正确的是（     ） A．银河系的中心天体是太阳 B．目前宇宙正处于不断膨胀阶段 C．太阳作为恒星，最终会演化为黑洞 D．宇宙的结构层次：太阳系→银河系→河外星系→宇宙 【答案】B 【解析】A．太阳只是银河系中一颗普通恒星，距离银河系中心很远；银河系中心是超大质量黑洞，并非太阳。故A错误。 B．根据哈勃观测证据，星系普遍存在红移现象，证明宇宙现在正在持续膨胀。故B正确。 C．恒星演化成黑洞需要恒星质量足够大（至少20倍太阳质量以上）。太阳质量偏小，晚年只会抛掉外层物质，最终变成白矮星，无法形成黑洞。故C错误。 D．银河系和河外星系是并列关系，不存在先后层级。 正确层次：太阳系→银河系→宇宙；河外星系与银河系同级，不能排成递进顺序。故D错误。 故选B。 17．流程图有利于我们对所学知识进行整理和归纳。以下流程图中正确的是（　　） A．太阳未来的演化过程：主序星→红巨星→白矮星→黑矮星 B．太阳大气层由外向内分三层：光球层→色球层→日冕 C．天体系统由小到大：太阳系→银河系→河外星系→宇宙 D．大恒星的演化过程：大恒星→红超巨星→超新星→中子星→黑洞 【答案】A 【解析】太阳未来的演化过程是主序星→红巨星→白矮星→黑矮星，A正确；太阳的大气从里到外分为三层：光球层、色球层、日冕层，B错误；宇宙是由大量的星系构成的，天体系统的结构层次由小到大为地月系→太阳系→银河系→总星系，C错误；恒星有一个较长而复杂的演变过程：星云－原恒星－主序星（太阳）－红色巨星－超巨星－超新星及白矮星－中子星及黑矮星－黑洞，D错误；故选A。 18．浩瀚的宇宙中有大小不同的天体系统。如图所示的天体系统为（　　） A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系 【答案】C 【解析】由图知，图中包含太阳系，故该天体系统是银河系，C正确，B错误；地月系属于太阳系，A错误；河外星系不包括太阳系，D错误。故选C。 19．一颗恒星的寿命取决于它的质量，其关系如图所示，从图中可以判断（　　） ①质量大的恒星寿命较短；②质量小的恒星寿命较短； ③太阳的寿命约为10亿年；④太阳的寿命约为100亿年 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】C 【解析】①观察图像，横坐标为恒星质量与太阳质量的比值，纵坐标为恒星的寿命（×10亿年）。当恒星质量与太阳质量的比值越大（即恒星质量越大），对应的纵坐标数值越小（即恒星寿命越短），所以质量大的恒星寿命较短，故①正确； ②由图像可知，恒星质量与太阳质量的比值越小（即恒星质量越小），对应的纵坐标数值越大（即恒星寿命越长），所以质量小的恒星寿命较长，故②错误； ③当恒星质量与太阳质量的比值为1时，对应的纵坐标数值为10，这表示太阳（质量与太阳质量比值为1）的寿命约为10×10亿年 = 100亿年，并非10亿年，故③错误； ④当恒星质量与太阳质量的比值为1时，纵坐标显示恒星寿命为10×10亿年，即太阳的寿命约为100亿年，故④正确； 综上所述，①④结论正确，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 20．研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息，推测四种恒星中寿命最长的是（  ） 恒星 质量（与太阳相比的倍数） 天狼A星 2.14 天狼B星 1.05 织女星 2.13 牛郎星 1.79 恒星的质量（与太阳相比的倍数） A．天狼A星 B．天狼B星 C．织女星 D．牛郎星 【答案】B 【解析】由图分析可知，恒星的寿命取决于恒星的质量，恒星的质量越小，寿命越长，四种恒星中，天狼B星质量最小，其寿命最长。 故选B。 21．下列关于恒星演化的叙述，不正确的是（　　） A．星云团中的气体和尘埃不断紧缩至开始发光时，一颗新的恒星就诞生了 B．当太阳中心的燃料消耗殆尽时，它就会膨胀变成红巨星 C．几颗红超巨星紧缩在一起时，形成了黑洞 D．红超巨星可能爆发成为超新星 【答案】C 【解析】A．星云中的气体和尘埃不断收缩，引力势能转化为热能，当温度和压力足够高时，氢核聚变开始发生，恒星就诞生了。故A正确，不符合题意； B．太阳中心的氢燃料耗尽时，核心会收缩，外层会膨胀，太阳会变成一颗红巨星。故B正确，不符合题意； C．黑洞是由大质量恒星（如超巨星）死亡后坍缩形成的，而不是几颗红超巨星紧缩在一起形成的。故C正确，符合题意； D．红超巨星在演化末期会发生剧烈爆炸，即超新星爆发。故D正确，不符合题意。 故选C。 22．人类对宇宙的认识经历漫长的过程。 ①“盖天说”是我国古代最早的宇宙结构学说，这一学说认为天是圆形的地是方形。 ②公元2世纪，托勒密创立了“地心说”理论，他认为地球是宇宙的中心，太阳绕着地球做圆周运动。 ③1543年，哥白尼通过观察和测量提出了“日心说”理论，并认为行星绕日运行的轨道是圆的。 ④1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，发现围绕着木星的有4颗卫星，为“日心说”提供了强有力的证据。 ⑤1927年，勒梅特首次提出了宇宙大爆炸假说：在每一个星系上都能观测到其他星系离它远去，宇宙膨胀是没有中心的膨胀，而且在加速膨胀。 (1)“盖天说”既是我国古代对宇宙的认识，也是对地球形状的认识。下列证据能证明地球是一个球体的是_____。 A．海边远离的帆船桅杆先消失，船身后消失 B．月食时月球上的影子呈弧形 (2)从“地心说”向“日心说”的发展标志着科学理论的演化和进步。关于“日心说”和“地心说”说法正确的是_____。 A．“地心说”能解释宇宙大爆炸理论 B．“地心说”是错误的，“日心说”是完全正确的 C．“地心说”和“日心说”都认为行星做圆周运动 D．“地心说”和“日心说”都认为太阳是宇宙的中心 (3)分析上述科学史，下列观点正确的有_____。 A．“地心说”对人类认识宇宙没有帮助 B．“日心说”的发展说明理论的确立需要证据 C．根据宇宙大爆炸理论可知太阳正在靠近地球 D．只有完全正确的完美理论才是真正的科学理论 【答案】(1)B (2)C (3)B 【解析】（1）A．如果地球是一个半球体，我们也能够看到远离海岸的帆船，船身比桅杆先消失，故A不符合题意； B．我们能够看到月食时月球上的影子呈弧形，表明地球是一个球体，故B符合题意。 故选B。 （2）地心说认为地球是宇宙的中心，太阳及其它天体围绕地球运动，由古希腊天文学家托勒密提出；日心说认为太阳是宇宙的中心，而不是地球，地球绕太阳转，是由波兰天文学家哥白尼提出的。现在的观点看地心说和日心说都是错误的，都是有其时代局限性的，故C正确，ABD错误。 故选C。 （3）A．地心说认为地球是宇宙的中心，太阳及其它天体围绕地球运动，说明行星做圆周运动，对人类认识宇宙有帮助的，故A错误； B．哥白尼通过观察和测量提出了“日心说”理论，并认为行星绕日运行的轨道是圆的，说明理论的确立需要证据，故B正确； C．根据宇宙大爆炸理论可知太阳正在远离地球，故C错误； D．科学理论是一个不断发展和进化的过程，它并不追求完美，而是在不断的验证和修正中逐渐接近真实世界，所以认为只有完全正确的完美理论才是真正的科学理论是不准确的，故D错误。 故选B。 23．我国天文学家精确测量了距银河系中心1.6万光年至8.1万光年内恒星运动速度，并估算出银河系的“体重”约为8050亿个太阳质量。 (1)下列示意图中，能正确反映宇宙、银河系、太阳系之间关系的是______。 A． B． C． D． (2)如果从河外星系某处拍摄到的银河系如图所示，则拍摄的视角是______（填“从上往下”或“侧面”）。 (3)大爆炸理论认为星系退行的速度与其离地球的距离成正比，即哈勃定律（v为速度，d为距离，H为哈勃常数）。已知“长蛇星Ⅱ系团”距地球33亿光年，退行速度为。请你估算距地球22亿光年的“牧夫座星系团”的退行速度约为______km/s。 【答案】(1)B (2)从上往下 (3) 【解析】（1）宇宙包含银河系，银河系包含太阳系，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （2）银河系从上往下（俯视）看是旋涡状；从侧面看是铁饼状； 如图从河外星系某处拍摄到的银河系为旋涡结构，则拍摄的视角是从上往下。 （3）已知“长蛇星Ⅱ系团”距地球33亿光年，退行速度为，由哈勃定律可得，哈勃常数 距地球22亿光年的“牧夫座星系团”的退行速度约为 24．现代宇宙学说的发展： 材料一：1915年，科学家爱因斯坦建立了广义相对论，并将其用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。 材料二：1922年，科学家弗里德曼从广义相对论出发，得到了一个均匀地膨胀或收缩的宇宙模型。 材料三：1929年，天文学家哈勃分析星系退行速度和距离的关系，提出了著名的哈勃定律。他发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。 材料四：1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理论，为宇宙起源的大爆炸理论奠定了基础。该理论是目前被广为接受的宇宙起源学说。 (1)根据材料三中哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在不断地_______（选填“膨胀”或“收缩”）。 (2)现代宇宙学说的发展过程给我们的启示是_______（填序号）。 ①前人的经验没有可取之处         ②科学是不断发展的 ③科学研究是科学家的事           ④人类对科学的认识全凭突发奇想 【答案】(1)膨胀 (2)② 【解析】（1）根据材料三中哈勃的发现可知，银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，说明我们所处的宇宙正在不断地膨胀。 （2）①科学的发展往往建立在前人研究的基础上，而非完全否定，①错误； ②科学是一个不断修正、完善和发展的过程。科学理论并非一成不变，而是随着技术进步和认知深化不断更新，②正确； ③科学研究需要社会支持、技术协作和公众参与，③错误； ④科学认识依赖于系统的观测、实验和逻辑推理，而非偶然的灵感，④错误。 故选②。 25．科普阅读 阅读《宇宙大爆炸》，回答问题。 1946年，有科学家提出，宇宙起源于大约137亿年以前的一次大爆炸。科学家注意到，从我们所处的银河系观察，银河系外的星系（即河外星系）发出的光，绝大部分颜色会偏“红”，个别也有几个颜色偏“蓝”，分别称为“红移”和“蓝移”。理论分析表明，发生红移的河外星系，表示它在远离我们。蓝移则表示相应的星系在靠近我们。银河系之外的其他星系群和星系团中的星系几乎都表现出红移，而且离我们越远的星系，红移量越大。这似乎表明，绝大多数星系都在远离我们，而且离我们越远的星系，远离越快。 天文学家通过反复观测，得出一条规律：河外星系远离我们的速度v与它到我们的距离s成正比，这条规律被称为哈勃定律，其数学表达式为v=Hs，式中H称为哈勃常数。哈勃定律的发现，有力支持了宇宙大爆炸学说。 根据上述材料，回答下列问题： （1）如果我们看到某个星系发出的光的颜色偏“蓝”，说明这个星系正在______我们； （2）类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是______； A．米　　B．秒　　C．米-1　　D．秒-1 （3）若距离我们约22亿光年的“牧夫座星系团”远离我们的速度约为4×104km/s，则距离我们约33亿光年的“长蛇Ⅱ星系团”，远离我们的速度约为______km/s； （4）小明根据哈勃定律，认为若以银河系为参照物，那么河外星系做匀速运动。你是否同意他的观点，并说明理由______。 【答案】 靠近 D 6×104 见解析 【解析】（1）[1]由材料信息可知，理论分析表明，蓝移则表示相应的星系在靠近我们。所以如果我们看到某个星系发出的光的颜色偏“蓝”，说明这个星系正在靠近我们。 （2）[2]由可得 所以哈勃常数H的单位是 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 （3）[3]由可知，若距离我们约22亿光年的“牧夫座星系团”远离我们的速度约为， 可得 所以可得 可得 则距离我们约33亿光年的“长蛇Ⅱ星系团”，远离我们的速度约为 （4）[4]不同意，按照哈勃定律，所有河外星系都在远离我们，而且离我们越远的河外星系，逃离的越快，即速度在不断变化。 26．科学家利用探测器发射电磁波（速度接近光速），发现在距地球31光年，有一颗可能有生命存在的“超级地球”。它的质量约为地球的6倍，围绕一颗比太阳略小的恒星运行（如图甲），运行一周所需时间为55.7天。（注：光年是光经过一年的距离，光速为3×108米/秒。） (1)如图乙是宇宙的星系结构层次图，超级地球与恒星所组成的星系，相当于图中的__________。 (2)“适宜的温度”“充足的水分”和“恰到好处的大气层”是科学家推测其他星球是否存在生命的依据。下列证据支持“超级地球”存在生命的有__________。（可多选） A．“超级地球”围绕恒星的运行方向与地球一致 B．“超级地球”与恒星的距离使其可获得与地球相近的光能 C．“超级地球”的质量使其能产生对气体足够的吸引力 D．“超级地球”绕恒星运动一周的时间比地球快得多 E．“超级地球”有较厚大气层，像地球一样能在其表面保持液态水 【答案】(1)太阳系 (2)BC 【解析】本题以“超级地球”为材料，涉及太阳系的组成、行星及卫星等知识点，考查学生读图识图能力和相关知识点的掌握情况。 【详解】（1）超级地球绕着恒星转，类似地球绕着太阳转，其构成的星系相当于太阳系。 （2）可能存在生命与其公转方向无关；故A错误；距离恒星的距离与地球到太阳距离差不多，保证了其具有适宜的温度，可能具有生命的证据；故B正确；超级地球能够对气体产生足够的吸引力，可以使其周围有大气层，是可能存在生命的证据；故C正确；公转的周期与生命的存在没有关系；故D错误。不能确定“超级地球”有较厚大气层，也不能确定其表面保持液态水，E错误。故选BC。 27．人类对宇宙的探索是一个充满挑战和不断进步的过程。从最初的肉眼观测到现代的高科技探测器，人类的探索工具和技术不断发展，对宇宙的认识也在不断深入。请完成下列问题： (1)地球曾被认为是宇宙独一无二的天体，是宇宙的中心。直到16世纪，___________为太阳系建立了“日心说”模型。 (2)后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，而银河系由几千亿颗像太阳这样的___________（填“恒星”、“行星”或“卫星”）组成。银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈___________状。 (3)___________理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型。 【答案】(1)哥白尼 (2)恒星 扁圆盘 (3)宇宙大爆炸 【解析】本题以人类对宇宙的探索为材料，涉及日心说、银河系、宇宙模型等知识点，考查学生对相关知识点的掌握程度。 【详解】（1）地球曾被认为是宇宙独一无二的天体，是宇宙的中心。直到16世纪，哥白尼为太阳系建立了“日心说”模型。 （2）银河系是由众多恒星组成的星系，银河系内部有几千亿颗恒星，而非行星或卫星。从侧面看，银河系呈现出一个旋涡星系的典型结构，即盘状，这种结构是由于恒星、尘埃和气体以一个薄盘子样的分布旋转形成的。 （3）银河系由几千亿颗恒星组成，它是一个典型的旋涡星系，从侧面看呈盘形。宇宙大爆炸理论是当前最被广泛接受的宇宙演化理论，描述了宇宙从一个高温高密度状态膨胀至今的过程。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $