第16章 从原子到星系（举一反三·单元复习讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

第16章 从原子到星系 目录 知识框架 1 知识精讲 2 【知识点1 原子】 2 【知识点2 原子核】 5 【知识点3 从“地心说”到“日心说”】 7 【知识点4 太阳系“家族”】 8 【知识点5 银河系】 11 【知识点6 宇宙】 12 课后作业 14 情景导入 物理学的不断发展，使我们对物质世界的认识不断深入。我们不仅知道原子的结构，也了解星系的形成和宇宙的演化。人类的目光已不再局限于地球，开始跨越太阳系甚至银河系，奔向广袤而深邃的宇宙。本章我们将学习物质结构的基本知识，了解人类探索微观世界和宇宙的历程，欣赏奇妙而有趣的物质世界。 通过本章内容的学习，你将了解原子及原子的核式结构，太阳系及宇宙的演化；知道物质世界的大致尺度，初步形成物质观念；感悟人类为探索物质世界奥秘所付出的努力和取得的成就。 【知识点1 原子】 1. 道尔顿的原子论模型 物质是由在化学反应中保持不变的最小单元构成的，或者说，构成物质的最小单元在化学反应中保持不变。道尔顿把这个最小单元称为 。 2. 汤姆孙的原子模型 （1）电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了比原子小得多的带负电的粒子，称为 。 （2）汤姆孙的“枣糕模型”：原子中的 电荷均匀分布在整个原子球体内，而 则嵌在其中。 枣糕模型 3. 卢瑟福的核式结构模型（行星模型） （1）α粒子散射实验：卢瑟福在1898年发现了α射线。他用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔时，发现大多数粒子散射角度很小，但有少数α粒子偏角很大，个别粒子的偏转几乎达到180°。 （2）α粒子散射实验结论：原子中绝大部分是空的；α粒子前进时撞在一个体积很小而质量又比它大很多的微粒上，即 。 （3）卢瑟福的原子核式结构模型：原子是由带正电的 和带负电的 构成的，且正负电荷数量相等；原子核位于原子的中心，电子受原子核吸引，绕核做高速运动，就像行星绕着 运动一样。若把原子核看成一个小球，则它的半径约为 m。 原子的核式结构模型示意图 【例1】如图是某同学利用红豆（代替质子）、黑豆（代替中子）、小米（代替电子）制作的氦原子模型图，下列说法不正确的是（　　） A．原子中间的核是原子核 B．该同学制作的模型属于“葡萄干蛋糕模型” C．电子环绕原子中间的核旋转 D．原子由原子核和电子组成 【变式1-1】伴随科技的日新月异，人类不断在更大宏观的尺度上探寻宇宙，2016年，我国建成的世界最大的500米口径球面射电望远镜（简称FAST），被誉为“中国________”，它是引力波探测、航天器导航等前沿研究的理想工具；人类对原子结构的认识也经历了一个漫长的过程，如图所示是不同科学家提出的原子模型，其中__________（选填“甲”或“乙”）是卢瑟福提出的原子核式结构模型；图丙是玻尔的原子结构模型，模型中2表示的粒子为__________。 【变式1-2】物理学中一个基本的观念是“世界是由物质组成的”。 （1）1911年，著名物理学家卢瑟福在进行了粒子散射实验后，提出了原子核式结构模型，该模型认为，原子是由原子核和________构成； （2）以氢原子为例，下面四个图中能正确示意氢原子核式结构的是________。 A． B． C． D． 【知识点2 原子核】 1. 质子与中子的发现 （1）质子的发现：1919年，卢瑟福用速度是20000km/s的“子弹”—α粒子去轰击氮、氟、钾等元素的原子核时，发现在原子核中还存在一种带正电的质量比电子大很多的微粒—— 。 （2）中子的发现：中子的概念是由英国物理学家卢瑟福提出，中子的存在是1932年英国物理学家查德威克查德威克用钋放出的α粒子轰击铍，证实了中子的存在。实验发现，中子不带电，质量比质子稍大。α粒子实际上就是氦原子核，由2个质子和2个中子构成。 2. 原子核 （1）原子核的组成及带电情况：原子核位于原子的核心部分，由 和 两种微粒构成；其中质子的数量与核外电子数相同，以保证原子是电中性的。原子核带正电（即质子所带的正电），中子不带电。 （2）夸克：1964年，美国物理学家盖尔曼又提出了夸克模型，认为质子和中子都是由更小的微粒— 构成的。电子和夸克是目前已知构成常见物质的最小微粒。 3. 原子及原子核结构示意图 【例2】如图所示是锂（Li）原子结构示意图，锂原子中（     ） A．质子数大于电子数 B．质子数等于电子数 C．整个原子显负电 D．整个原子显正电 【变式2-1】如图所示是用来说明原子及原子核结构情况的示意图。原子是由原子核和核外带______电的电子组成的，原子核内的______带正电。 【变式2-2】如图所示原子结构示意图中，原子核带________电，其质量________（选填“大于”或“小于”）电子的质量。原子整体________（选填“显”或“不显”）电性。 【知识点3 从“地心说”到“日心说”】 1. 托勒密的“地心说” 公元2世纪，古罗马天文学家托勒玫，系统总结了前人的成就，结合自己的天文观测，提出了“地心说”的天体运行理论。他认为，地球静止不动，位于宇宙的 ，日月星辰都围绕地球旋转，如图所示。他的这一观念在天文学中统治了1300多年。 2. 哥白尼的“日心说” 16 世纪，以波兰天文学家哥白尼为代表的许多科学家，在长期天文观测和大量计算的基础上，对托勒玫的“地心说”提出了质疑。哥白尼在《天体运行论》中向人们描述了一个全新的宇宙。他认为 才是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳运动，人们称其为“日心说”。 3. 地球的自转 所有天体都处于不断地运动之中，日月星辰的东升西落是因为地球的自转造成的。地球每隔约24 h自转一周，每隔约365天绕太阳公转一周。 【例3】著名天文学家、自然科学先驱________，用“日心说”否定了影响人类达千年之久的“地心说”，有力地推动了人类文明的进程。20世纪杰出的物理学家________提出了相对论，从根本上冲击了经典物理学体系。 【变式3-1】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 【变式3-2】如下图所示，①~⑧代表太阳系中的八大行星，则我们居住的星球是（　　） A．⑦ B．⑥ C．⑤ D．③ 【知识点4 太阳系“家族”】 1. 太阳系：太阳系是一个以 为中心，受太阳引力约束在一起的天体系统。研究表明，太阳系主要是由太阳、 及其 、彗星和小行星等组成的。（其中卫星约500个，小行星至少120万个，还有一些矮行星和彗星）。 2. 太阳：太阳是一颗 星。直径是地球的109倍，质量是地球的33万倍，体积是地球的130万倍。太阳的表面温度6000℃，中心温度1500万℃。太阳是太阳系的中心天体，占太阳系总体质量的99.86%。 3. 八大行星：是指太阳系的八个大行星，按照离太阳的距离从近到远，依次为 、 、 、 、 、 、 、 。其中质量最大的是木星，其质量约为地球的318倍；离地球最近的是金星，其次是火星。火星离地球的最近距离约5.6×107km。 4. 地球 地球是太阳系八大行星之一，按照离太阳由近及远的次序排为第 颗，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星，距离太阳1.5亿公里。地球自西向东自转，同时围绕太阳公转。现有40亿～46亿岁。它有一个天然卫星—— ，二者组成一个天体系统——地月系统。 在太阳系中，行星绕 旋转，卫星绕 旋转， 是地球唯一的卫星。 5. 月球 月球是地球唯一的天然 ，而地球的人造卫星则数不胜数。由于从地球上看，月球的大小和太阳几乎相同，因此当月球、地球和太阳运行到连成一线时，就会发生 食或 食；而当月球处在其绕地球轨道的不同位置时就会造成不同的 。“西楼望月几回圆”“百尺老松衔半月”“露似珍珠月似弓”都是描写月相的诗句。 6. 太阳系的形成 德国哲学家康德于1755 年提出了太阳系起源的星云假说，认为太阳系是由一团巨大的原始星云通过引力作用演化而来，星云中心部分形成 ，外围部分形成星盘并演化成 星及卫星。 【例4】在太阳系的八大行星中，与地球相邻的是（　　） A．水星、金星 B．金星、火星 C．火星、天王星 D．金星、海王星 【变式4-1】下列各星球中，属于行星的是（　　） A．火星 B．月球 C．太阳 D．织女星 【变式4-2】下表所示的是太阳系中六颗行星的部分近似数据。分析表中数据并回答问题。 （1）水星的公转周期约是多少天？ （2）天体物理学家通过研究发现，太阳系中的行星到太阳的距离满足公式 （其中a0为地球到太阳的距离）。请通过计算说明n=0时该行星是什么行星。 （3）太阳到地球的距离为1.5×108 km，光的速度为3×105km/s，求太阳光传播到木星需要的时间。 行星 直径为地球的倍数 距离为太阳到地球的倍数 公转周期为地球的倍数 水星 0.39 0.39 0.24 金星 0.97 0.72 0.61 地球 1 1 1 火星 0.53 1.52 1.88 木星 11.2 5.20 11.9 土星 9.5 9.53 29.5 【知识点5 银河系】 1. 描述天体常用的单位 （1）光速：3×108m/s。 （2）光年（l.y.）：天体之间相距遥远，用米、千米作为距离单位很不方便。在天文学上，我们常常用光年作为天体距离的单位。光年指的是光在真空中一年内行进的 。光年的符号是l.y.。光年与米的换算关系是： 1 l.y.=9.46×1015m。 2. 恒星 浩瀚的宇宙令人神往。仰望苍穹，我们可以观察到许多明亮的星星，它们的相对位置似乎保持不变，人们称这些星星为 星，太阳就是一颗 星。 我们肉眼所见的恒星大部分距离地球都在几百光年以内，比邻星是除太阳外离我们最近的恒星，距离地球约4.3光年。天狼星是除太阳外最亮的恒星，距离我们约8.6光年。 3. 用望远镜观测天文 在1609年首次使用望远镜观测天体，开启了天文学一个新的时代。“ ”是目前世界上最大的射电望远镜。 4. 银河系 1750年首次提出银河系的概念，太阳系以及我们肉眼可见的众多恒星都属于一个更大的恒星系统—— 系。银河系是一个直径约10万光年，包含约3 000亿颗恒星的庞大盘状恒星集团，中心是一个质量相当于400万个太阳的巨型黑洞，太阳位于距离银河系中心约27 000光年的地方。太阳携带整个太阳系围绕银河系中心转动，约2.5亿年旋转一周。银河系形成至今已有约100亿年。 5. 河外星系 银河系只是宇宙中一个普通的星系，宇宙中还存在着无数个类似银河系的星系，统称为 星系。我们已知的河外星系超过1 000亿个。 6. 黑洞 黑洞是一个非常神秘的天体，由于强大的引力，使得黑洞所在的区域具有奇特的性质，外面的物体和光可以进入黑洞，而黑洞内的任何物体甚至 都无法逃离。也就是说，黑洞无法发出光或其他信息，因而外界的观察者是看不到黑洞的，这也是黑洞名称的由来。 【例5】从浩瀚的宇宙到微观粒子，物质世界的空间尺度跨度极大。请按空间尺度从大到小的顺序，对以下物体进行排序，正确的是（     ） ①银河系 ②太阳系 ③原子核 ④质子 ⑤分子 ⑥地球 A．②①③⑥④⑤ B．①②⑥③④⑤ C．②①⑤⑥④③ D．①②⑥⑤③④ 【变式5-1】如图所示是浩瀚的银河系，已知银河系直径约10万光年，太阳位于距银河系中心大约2.4万~2.7万光年的位置。下列说法正确的是（     ） A．太阳在银河系边缘 B．太阳在银河系中心 C．太阳不在银河系中心且也不在边缘 D．以上说法都不正确 【变式5-2】从浩瀚宇宙到微观世界，物质都有着一定的空间尺度。下列图示中的物质空间尺度由小到大的顺序正确的是（　　） A．甲、丙、乙、丁 B．丙、甲、乙、丁 C．丁、乙、丙、甲 D．丁、乙、甲、丙 【知识点6 宇宙】 1. 宇宙 将时间、空间以及所有物质、能量构成的整体称为 。宇宙是物理学最 的研究对象。 2. 宇宙膨胀 美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测研究发现，所有的星系都在远离我们，并且离我们越远的星系，远离的速度就越大。也就是说，随着时间的流逝，星系之间的距离在不断增加，即宇宙是在 的。 我们可用均匀画有小圆点的气球类比宇宙，小圆点可看成是宇宙中的天体。气球膨胀时，任意小圆点周围的其他小圆点都在离它远去。 3. 宇宙的演化 （1）宇宙的起源：美国核物理学家伽莫夫在前人研究工作的基础上，于1948年提出我们的宇宙诞生于138亿年前的 。根据这个理论，大爆炸之初，温度和密度极高。随着时间的推移，宇宙不断膨胀，温度逐渐下降，各种粒子开始形成。 （2）恒星和星系的形成：大爆炸之后约38万年，质子、中子和电子结合形成 ，大量原子形成分子云，最后在引力作用下形成恒星和星系。随着宇宙的膨胀，大爆炸留下的光就变成了今天探测到的宇宙微波背景辐射。 4. 物质世界的时空尺度 （1）物质：宇宙是 、 、 、 的总称。小到微观粒子，大到宇宙天体，都是物质。它们的存在与变化，都是与时间和空间紧密联系的。 （2）人类所认识的空间尺度：人类所认识的空间尺度范围：原子直径10-10m~可观测宇宙的半径1026m。 （3）人类所认识的时间尺度：人类所认识的时间尺度范围：μ子的寿命10-6s~宇宙的年龄1017s。 【例6】小柯昨晚做了个梦，梦见自己乘坐飞船从地球出发去探索外太空，他先后飞离（　　） A．太阳系、银河系、地月系 B．地月系、银河系、太阳系 C．银河系、地月系、太阳系 D．地月系、太阳系、银河系 【变式6-1】现代天文学研究表明，太阳_______（选填“是”或“不是”）宇宙的中心。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离。同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在________（选填“膨胀”或“收缩”）的结论。 【变式6-2】阅读下面的文字回答有关问题。 当一列火车迎面驶来时，我们听到的汽笛声的音调会升高（即声波的频率升高）；当它离我们远去时，音调会降低（即声波的频率降低），这一现象叫多普勒效应。 不同色光的频率不同。光同样可以产生多普勒效应，当光源靠近我们或离我们远去时，我们观测到它发出的光的频率也会发生变化，变化的规律与声音相同。 20世纪天文学家哈勃观察到，几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移，这种现象称为“红移”。这一现象说明，星系在远离我们而去。哈勃研究了24个距离已知的星系，归纳得出“哈勃定律”。为解释哈勃定律，科学家提出“宇宙大爆炸”理论。认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设我们就位于其中心，大爆炸后各星系向外运动，远离我们而去。 （1）鸣笛的火车远离我们而去，我们听到汽笛声的频率________（选填“升高”或“降低”）； （2）若远处有光源在靠近地球，则在地球上观察到它所发出光的频率________（选填“升高”或“降低”）； （3）由文中“红移”现象推知，红光的频率________紫光的频率。 1．人类对物质结构的探索永无止境，科学研究发现任何物质都是由微小粒子——分子、原子构成的。分子的直径约为（    ） A．0.1 nm B．0.1 mm C．0.1 m D．0.1 km 2. 他被誉为经典力学和实验物理学先驱，并率先用望远镜观察天空，且他的观察结果支持了“日心说”，这位科学家是（    ） A．亚里士多德 B．伽利略 C．普朗克 D．爱因斯坦 3．从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（     ） A．原子 B．银河系 C．篮球 D．地球 4．关于粒子和宇宙的说法错误的是（　　） A．原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的 B．对于原子结构，卢瑟福提出了“枣糕模型”，汤姆生提出了“核式模型” C．在人类探究宇宙的历程中，托勒密提出了“地心说”，哥白尼提出了“日心说” D．光年是长度单位，用符号表示 5．在 “微观世界探秘” 科普活动中，讲解员介绍有一种工具被称为人类的 “火眼金睛”，能帮助人类看清构成物质的微观粒子，如今人类甚至可以借助相关技术操纵原子。这种工具是（     ） A．天文望远镜 B．扫描隧道显微镜 C．激光测距仪 D．超导磁体 6. 原子结构的模型在实验和探索中不断修正和完善。图为某原子的结构示意图，在下列说法中正确的是（     ） A．表示原子核 B．表示质子 C．表示核外电子 D．表示原子 7．“长征”“天宫”“神舟”“问天”“嫦娥”……，我国一代代科学家为探索宇宙付出了巨大的努力。下列对宇宙认识正确的是（     ） A．宇宙的大小是固定的，不再改变 B．宇宙是一个有层次的天体结构系统 C．在天文学中，用“光年”作为时间单位 D．太阳系是宇宙的中心 8．率先用望远镜观察天体运动，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”的科学家是（　　） A．伽利略 B．普朗克 C．爱因斯坦 D．霍金 9．人类对浩瀚宇宙的探索从未停止，南仁东带领科学家团队苦心钻研20余载，终于攻克重重难关，建造了接收来自遥远星空电子“信件”的国之重器，它是（　　） A．中国天眼 B．嫦娥号卫星 C．玉兔号月球车 D．祝融号火星车 10．哈勃望远镜使我们感受到宇宙的浩瀚，电子显微镜使我们认识到微观世界的深透。关于宇宙和粒子，下列说法正确的是（　　） A．支原体病毒是比原子更小的微粒 B．原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成 C．佩戴口罩可防止病毒感染，是因为口罩材料的分子之间没有空隙 D．地球、月亮和星辰都绕太阳运行，所以太阳是宇宙的中心 11．中国天文学发展历史非常悠久，如图是陈列在大洋湾景区内的青铜制“浑天仪”，是中国古代天文学重要成就。时至今日，人类从未停止对宇宙的探索。下列说法正确的是（　　） A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置是固定不变的 B．我们认识到，宇宙是一个没有层次的天体结构系统 C．银河系的直径大约为8万光年，可知光年是长度单位 D．宇宙中天体在不停地运动，其中地球是宇宙真正的中心 12. 关于宇宙起源，现代大多数科学家认同的是（　　） ①宇宙诞生于距今约137亿年的一次大爆炸 ②大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降 ③宇宙温度下降至一定程度，逐步形成行星、恒星、星系、星系团和超星系团等 ④我们现在的宇宙依然在不断膨胀中，星系在远离 A．①②③ B．①③④ C．②④ D．①②③④ 13. 在如图所示的原子模型中，粒子c不带电，下列说法不正确的是（　　） A．a是电子 B．b是质子 C．c是中子 D．b带负电 14. “离太阳系最近的恒星是半人马座的比邻星，它距离我们4.2光年”。由此可知（　　） A．比邻星是个黑洞 B．比邻星是银河系的成员之一 C．比邻星位于太阳与地球之间 D．目前的人类飞行器从地球飞到比邻星需要4.2年 15. 如图所示是卢瑟福原子结构模型，原子由原子中心的原子核和___________组成，其中原子核包括_____和______。中国进入太空第一人是_____________。 16. 第一位把望远镜指向天空的物理学家是______，太阳系中地球离太阳比较近，地球在第_____条轨道上运行。 17. 如图所示是太阳系模拟图，每个行星在各自的轨道上围绕恒星太阳运转，这与卢瑟福提出的核式结构模型十分相似，其中原子核相当于太阳，绕核运动的_______就相当于行星。太阳______（选填“是”或“不是”）宇宙的中心。 18. 在宇宙探索的过程中，______（选填“托勒密”或“哥白尼”）创立了“日心说”。现代天文学研究表明，太阳______（选填“是”或“不是”）宇宙的中心。天体之间相距很远，天文学常用______做长度单位。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离。同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在______（选填“膨胀”或“收缩”）的结论。 19. 被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（简称），是世界上最大的射电望远镜，它能够捕捉到来自宇宙深处极其微弱的无线电波信号。截至2024年，已发现超过800颗新脉冲星。脉冲星属于一种特殊的恒星，是大质量恒星在燃料耗尽、发生超新星爆炸后留下的致密核心。它们像宇宙中的灯塔，高速自转并从两极发出一束束电磁波，当这束波扫过地球时，我们就能接收到周期性的脉冲信号。 （1）“中国天眼”主要接收的是宇宙中的______波（选填“A．声波”或“B．电磁波”）。 （2）以下天体中，与脉冲星属于同一类天体的是（　　） A．地球 B．太阳 C．月球 D．火星 （3）已知脉冲星自转加快会导致其产生电磁波频率变高，若地球上的人们接收到的脉冲星电磁波的波长变短，说明脉冲星的自转速度________。（选填“A．变大”“B．不变”或“C．变小”） 20. 阅读短文，回答问题 万有引力 牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一。如图所示，任意两个物体间都有通过连心线方向上相互吸引的力，这种力叫万有引力，其计算公式为，其中F表示两个物体之间的引力，k表示万有引力常量，数值上近似，表示物体1的质量，表示物体2的质量，r表示两个物体中心之间的距离。 生活中常见的物体之间的万有引力极其微小，我们察觉不到它，可以不予考虑，但是天体系统中，由于天体的质量很大，万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球，对其他物体的万有引力已经具有巨大的影响，它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上，它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。 （1）宇航员在太空中时，他们与地球之间______（选填“存在”或“不存在”）引力。 （2）下列现象的成因，与万有引力无关的是（    ） A．火箭升空 B．雨滴下落 C．抛出的实心球落回地面 D．地球绕太阳运动而不能飞离太阳 （3）同一物体在不同星球上的重力是不同的；在地球上的重力大于在月球上的重力，造成这种不同的最主要的原因是（    ） A．地球上有大量的水而月球上没有 B．地球与月球的构成成分不同 C．地球总质量大于月球的总质量 D．地球有大气层而月球没有 （4）根据材料判断，图（a）中A球对B球的吸引力______图（b）中A球对B球的吸引力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第16章 从原子到星系 目录 知识框架 1 知识精讲 2 【知识点1 原子】 2 【知识点2 原子核】 5 【知识点3 从“地心说”到“日心说”】 7 【知识点4 太阳系“家族”】 8 【知识点5 银河系】 11 【知识点6 宇宙】 12 课后作业 14 情景导入 物理学的不断发展，使我们对物质世界的认识不断深入。我们不仅知道原子的结构，也了解星系的形成和宇宙的演化。人类的目光已不再局限于地球，开始跨越太阳系甚至银河系，奔向广袤而深邃的宇宙。本章我们将学习物质结构的基本知识，了解人类探索微观世界和宇宙的历程，欣赏奇妙而有趣的物质世界。 通过本章内容的学习，你将了解原子及原子的核式结构，太阳系及宇宙的演化；知道物质世界的大致尺度，初步形成物质观念；感悟人类为探索物质世界奥秘所付出的努力和取得的成就。 【知识点1 原子】 1. 道尔顿的原子论模型 物质是由在化学反应中保持不变的最小单元构成的，或者说，构成物质的最小单元在化学反应中保持不变。道尔顿把这个最小单元称为原子。 2. 汤姆孙的原子模型 （1）电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了比原子小得多的带负电的粒子，称为电子。 （2）汤姆孙的“枣糕模型”：原子中的正电荷均匀分布在整个原子球体内，而电子则嵌在其中。 枣糕模型 3. 卢瑟福的核式结构模型（行星模型） （1）α粒子散射实验：卢瑟福在1898年发现了α射线。他用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔时，发现大多数粒子散射角度很小，但有少数α粒子偏角很大，个别粒子的偏转几乎达到180°。 （2）α粒子散射实验结论：原子中绝大部分是空的；α粒子前进时撞在一个体积很小而质量又比它大很多的微粒上，即原子核。 （3）卢瑟福的原子核式结构模型：原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成的，且正负电荷数量相等；原子核位于原子的中心，电子受原子核吸引，绕核做高速运动，就像行星绕着太阳运动一样。若把原子核看成一个小球，则它的半径约为10-15m。 原子的核式结构模型示意图 【例1】如图是某同学利用红豆（代替质子）、黑豆（代替中子）、小米（代替电子）制作的氦原子模型图，下列说法不正确的是（　　） A．原子中间的核是原子核 B．该同学制作的模型属于“葡萄干蛋糕模型” C．电子环绕原子中间的核旋转 D．原子由原子核和电子组成 【答案】B 【详解】A．根据卢瑟福的原子模型，原子的大部分体积是空的，而正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上。从图中可以看出，红豆（质子）和黑豆（中子）紧密地聚集在一起，形成了原子的中心部分，即原子核。故A正确，不符合题意； B．历史上，汤姆生提出了“葡萄干蛋糕模型”，他认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，而电子则像蛋糕里的葡萄干那样镶嵌在其中。然而，从图中我们可以看出，电子（小米）是环绕在原子核周围旋转的，而不是均匀分布在原子内部，因此，这个模型并不符合“葡萄干蛋糕模型”的描述。故B错误，符合题意； C．根据现代原子理论，电子在原子核外的空间内绕核做高速运动，从图中可以清晰地看到，小米（电子）是环绕在红豆和黑豆（原子核）周围旋转的。故C正确，不符合题意； D．原子是由位于中心的原子核和绕核运动的电子组成的。原子核由质子和中子组成，带正电；电子带负电。从图中可以看出，这个模型正是由一个中心的原子核（红豆和黑豆）和绕核运动的电子（小米）组成的。故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式1-1】伴随科技的日新月异，人类不断在更大宏观的尺度上探寻宇宙，2016年，我国建成的世界最大的500米口径球面射电望远镜（简称FAST），被誉为“中国________”，它是引力波探测、航天器导航等前沿研究的理想工具；人类对原子结构的认识也经历了一个漫长的过程，如图所示是不同科学家提出的原子模型，其中__________（选填“甲”或“乙”）是卢瑟福提出的原子核式结构模型；图丙是玻尔的原子结构模型，模型中2表示的粒子为__________。 【答案】 天眼 乙 电子 【详解】500米口径球面射电望远镜（FAST）是我国自主研发的世界最大射电望远镜，被誉为“中国天眼”，是引力波探测、航天器导航等前沿研究的重要工具。 甲图是汤姆孙提出的原子结构“枣糕模型”；乙图是卢瑟福通过α粒子散射实验提出的原子“核式结构模型”。 玻尔的原子结构模型中，中间的1是原子核，轨道上的2是电子。 【变式1-2】物理学中一个基本的观念是“世界是由物质组成的”。 （1）1911年，著名物理学家卢瑟福在进行了粒子散射实验后，提出了原子核式结构模型，该模型认为，原子是由原子核和________构成； （2）以氢原子为例，下面四个图中能正确示意氢原子核式结构的是________。 A． B． C． D． 【答案】（1）核外电子 （2）C 【详解】（1）著名科学家卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。 （2）氢原子是由位于中心的原子核和绕原子核高速运动的核外电子构成，且原子核相对于原子，其体积比较小，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【知识点2 原子核】 1. 质子与中子的发现 （1）质子的发现：1919年，卢瑟福用速度是20000km/s的“子弹”—α粒子去轰击氮、氟、钾等元素的原子核时，发现在原子核中还存在一种带正电的质量比电子大很多的微粒——质子。 （2）中子的发现：中子的概念是由英国物理学家卢瑟福提出，中子的存在是1932年英国物理学家查德威克查德威克用钋放出的α粒子轰击铍，证实了中子的存在。实验发现，中子不带电，质量比质子稍大。α粒子实际上就是氦原子核，由2个质子和2个中子构成。 2. 原子核 （1）原子核的组成及带电情况：原子核位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成；其中质子的数量与核外电子数相同，以保证原子是电中性的。原子核带正电（即质子所带的正电），中子不带电。 （2）夸克：1964年，美国物理学家盖尔曼又提出了夸克模型，认为质子和中子都是由更小的微粒—夸克构成的。电子和夸克是目前已知构成常见物质的最小微粒。 3. 原子及原子核结构示意图 【例2】如图所示是锂（Li）原子结构示意图，锂原子中（     ） A．质子数大于电子数 B．质子数等于电子数 C．整个原子显负电 D．整个原子显正电 【答案】B 【详解】AB．由原子结构示意图可知，原子核内质子数为3，核外电子数为3，质子数等于电子数，故A不符合题意，B符合题意； CD．原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等，电性相反，整个原子不显电性，故CD不符合题意。 故选B。 【变式2-1】如图所示是用来说明原子及原子核结构情况的示意图。原子是由原子核和核外带______电的电子组成的，原子核内的______带正电。 【答案】 负 质子 【详解】根据原子结构和其中各种粒子带电的电性可知，原子是由原子核和核外带负电的电子组成的，原子核内质子带正电，中子不带电。 【变式2-2】如图所示原子结构示意图中，原子核带________电，其质量________（选填“大于”或“小于”）电子的质量。原子整体________（选填“显”或“不显”）电性。 【答案】 正 大于 不显 【详解】原子由原子核与核外电子组成，原子核内的质子带正电，中子不带电，原子核的质量大于电子的质量，原子核外的电子带等量的异种电荷，所以原子对外不显电性。 【知识点3 从“地心说”到“日心说”】 1. 托勒密的“地心说” 公元2世纪，古罗马天文学家托勒玫，系统总结了前人的成就，结合自己的天文观测，提出了“地心说”的天体运行理论。他认为，地球静止不动，位于宇宙的中心，日月星辰都围绕地球旋转，如图所示。他的这一观念在天文学中统治了1300多年。 2. 哥白尼的“日心说” 16 世纪，以波兰天文学家哥白尼为代表的许多科学家，在长期天文观测和大量计算的基础上，对托勒玫的“地心说”提出了质疑。哥白尼在《天体运行论》中向人们描述了一个全新的宇宙。他认为太阳才是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳运动，人们称其为“日心说”。 3. 地球的自转 所有天体都处于不断地运动之中，日月星辰的东升西落是因为地球的自转造成的。地球每隔约24 h自转一周，每隔约365天绕太阳公转一周。 【例3】著名天文学家、自然科学先驱________，用“日心说”否定了影响人类达千年之久的“地心说”，有力地推动了人类文明的进程。20世纪杰出的物理学家________提出了相对论，从根本上冲击了经典物理学体系。 【答案】哥白尼 爱因斯坦 【详解】略。 【变式3-1】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 【答案】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，现代天文学表明，太阳既不是宇宙中心，也不是银河系中心，“日心说”把太阳视为宇宙中心并不符合现代认识，故C错误； D．“地心说”能在一定程度上解释日月星辰的视运动，但其宇宙模型并不正确，故D错误。 故选B。 【变式3-2】如下图所示，①~⑧代表太阳系中的八大行星，则我们居住的星球是（　　） A．⑦ B．⑥ C．⑤ D．③ 【答案】B 【详解】太阳系中八大行星从内到外依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，我们人类居住在地球上，对应地球是⑥，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 【知识点4 太阳系“家族”】 1. 太阳系：太阳系是一个以太阳为中心，受太阳引力约束在一起的天体系统。研究表明，太阳系主要是由太阳、八大行星及其卫星、彗星和小行星等组成的。（其中卫星约500个，小行星至少120万个，还有一些矮行星和彗星）。 2. 太阳：太阳是一颗恒星。直径是地球的109倍，质量是地球的33万倍，体积是地球的130万倍。太阳的表面温度6000℃，中心温度1500万℃。太阳是太阳系的中心天体，占太阳系总体质量的99.86%。 3. 八大行星：是指太阳系的八个大行星，按照离太阳的距离从近到远，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。其中质量最大的是木星，其质量约为地球的318倍；离地球最近的是金星，其次是火星。火星离地球的最近距离约5.6×107km。 4. 地球 地球是太阳系八大行星之一，按照离太阳由近及远的次序排为第三颗，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星，距离太阳1.5亿公里。地球自西向东自转，同时围绕太阳公转。现有40亿～46亿岁。它有一个天然卫星——月球，二者组成一个天体系统——地月系统。 在太阳系中，行星绕太阳旋转，卫星绕行星旋转，月球是地球唯一的卫星。 5. 月球 月球是地球唯一的天然卫星，而地球的人造卫星则数不胜数。由于从地球上看，月球的大小和太阳几乎相同，因此当月球、地球和太阳运行到连成一线时，就会发生日食或月食；而当月球处在其绕地球轨道的不同位置时就会造成不同的月相。“西楼望月几回圆”“百尺老松衔半月”“露似珍珠月似弓”都是描写月相的诗句。 6. 太阳系的形成 德国哲学家康德于1755 年提出了太阳系起源的星云假说，认为太阳系是由一团巨大的原始星云通过引力作用演化而来，星云中心部分形成太阳，外围部分形成星盘并演化成行星及卫星。 【例4】在太阳系的八大行星中，与地球相邻的是（　　） A．水星、金星 B．金星、火星 C．火星、天王星 D．金星、海王星 【答案】B 【详解】太阳系八大行星距太阳由近到远为：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。因此与地球相邻的是金星和火星。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 【变式4-1】下列各星球中，属于行星的是（　　） A．火星 B．月球 C．太阳 D．织女星 【答案】A 【详解】太阳系总共有八大行星，分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 【变式4-2】下表所示的是太阳系中六颗行星的部分近似数据。分析表中数据并回答问题。 行星 直径为地球的倍数 距离为太阳到地球的倍数 公转周期为地球的倍数 水星 0.39 0.39 0.24 金星 0.97 0.72 0.61 地球 1 1 1 火星 0.53 1.52 1.88 木星 11.2 5.20 11.9 土星 9.5 9.53 29.5 （1）水星的公转周期约是多少天？ （2）天体物理学家通过研究发现，太阳系中的行星到太阳的距离满足公式（其中a0为地球到太阳的距离）。请通过计算说明n=0时该行星是什么行星。 （3）太阳到地球的距离为1.5×108 km，光的速度为3×105km/s，求太阳光传播到木星需要的时间。 【答案】(1)87.6天 (2)金星 (3)2600s 【详解】（1）由表可知，水星的公转周期为地球公转周期的0.24倍。地球公转周期约为365天，因此水星公转周期为：0.24×365天=87.6天。 （2）将n=0代入公式 ，得： 其中a0为地球到太阳的距离。比较表中行星距离数据：金星距离为0.72a0，最接近 0.7a0，故该行星为金星。 （3）太阳到木星的距离为木星距离的倍数乘以太阳到地球的距离： 光速3×105km/s，传播时间t为： 【知识点5 银河系】 1. 描述天体常用的单位 （1）光速：3×108m/s。 （2）光年（l.y.）：天体之间相距遥远，用米、千米作为距离单位很不方便。在天文学上，我们常常用光年作为天体距离的单位。光年指的是光在真空中一年内行进的距离。光年的符号是l.y.。光年与米的换算关系是： 1 l.y.=9.46×1015m。 2. 恒星 浩瀚的宇宙令人神往。仰望苍穹，我们可以观察到许多明亮的星星，它们的相对位置似乎保持不变，人们称这些星星为恒星，太阳就是一颗恒星。 我们肉眼所见的恒星大部分距离地球都在几百光年以内，比邻星是除太阳外离我们最近的恒星，距离地球约4.3光年。天狼星是除太阳外最亮的恒星，距离我们约8.6光年。 3. 用望远镜观测天文 伽利略在1609年首次使用望远镜观测天体，开启了天文学一个新的时代。“中国天眼”是目前世界上最大的射电望远镜。 4. 银河系 1750年首次提出银河系的概念，太阳系以及我们肉眼可见的众多恒星都属于一个更大的恒星系统——银河系。银河系是一个直径约10万光年，包含约3 000亿颗恒星的庞大盘状恒星集团，中心是一个质量相当于400万个太阳的巨型黑洞，太阳位于距离银河系中心约27 000光年的地方。太阳携带整个太阳系围绕银河系中心转动，约2.5亿年旋转一周。银河系形成至今已有约100亿年。 5. 河外星系 银河系只是宇宙中一个普通的星系，宇宙中还存在着无数个类似银河系的星系，统称为河外星系。我们已知的河外星系超过1 000亿个。 6. 黑洞 黑洞是一个非常神秘的天体，由于强大的引力，使得黑洞所在的区域具有奇特的性质，外面的物体和光可以进入黑洞，而黑洞内的任何物体甚至光都无法逃离。也就是说，黑洞无法发出光或其他信息，因而外界的观察者是看不到黑洞的，这也是黑洞名称的由来。 【例5】从浩瀚的宇宙到微观粒子，物质世界的空间尺度跨度极大。请按空间尺度从大到小的顺序，对以下物体进行排序，正确的是（     ） ①银河系 ②太阳系 ③原子核 ④质子 ⑤分子 ⑥地球 A．②①③⑥④⑤ B．①②⑥③④⑤ C．②①⑤⑥④③ D．①②⑥⑤③④ 【答案】D 【详解】按空间尺度从大到小，分宏观天体和微观粒子两部分排序： 宏观天体尺度：银河系包含太阳系，太阳系包含行星地球，因此顺序为：。 微观粒子尺度：物质由分子构成，分子由原子构成，原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，因此尺度顺序为：。 综上，整体排序为①②⑥⑤③④。故选D。 【变式5-1】如图所示是浩瀚的银河系，已知银河系直径约10万光年，太阳位于距银河系中心大约2.4万~2.7万光年的位置。下列说法正确的是（     ） A．太阳在银河系边缘 B．太阳在银河系中心 C．太阳不在银河系中心且也不在边缘 D．以上说法都不正确 【答案】C 【详解】银河系直径约10万光年，太阳位于距银河系中心大约2.4万~2.7万光年的位置，说明太阳系位于银河系内部，但不在银河系中心且也不在边缘，故ABD错误，C正确。故选C。 【变式5-2】从浩瀚宇宙到微观世界，物质都有着一定的空间尺度。下列图示中的物质空间尺度由小到大的顺序正确的是（　　） A．甲、丙、乙、丁 B．丙、甲、乙、丁 C．丁、乙、丙、甲 D．丁、乙、甲、丙 【答案】D 【详解】夸克、质子和中子属于微观粒子，尺度最小；原子、原子核、绕原子核运动的电子，尺度比夸克等大，但远小于宏观天体；太阳系包括太阳、地球等天体，尺度远大于原子；银河系包括太阳系等恒星系统，尺度最大。所以从小到大排序是丁、乙、甲、丙。故选D。 【知识点6 宇宙】 1. 宇宙 将时间、空间以及所有物质、能量构成的整体称为宇宙。宇宙是物理学最大的研究对象。 2. 宇宙膨胀 美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测研究发现，所有的星系都在远离我们，并且离我们越远的星系，远离的速度就越大。也就是说，随着时间的流逝，星系之间的距离在不断增加，即宇宙是在膨胀的。 我们可用均匀画有小圆点的气球类比宇宙，小圆点可看成是宇宙中的天体。气球膨胀时，任意小圆点周围的其他小圆点都在离它远去。 3. 宇宙的演化 （1）宇宙的起源：美国核物理学家伽莫夫在前人研究工作的基础上，于1948年提出我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸。根据这个理论，大爆炸之初，温度和密度极高。随着时间的推移，宇宙不断膨胀，温度逐渐下降，各种粒子开始形成。 （2）恒星和星系的形成：大爆炸之后约38万年，质子、中子和电子结合形成原子，大量原子形成分子云，最后在引力作用下形成恒星和星系。随着宇宙的膨胀，大爆炸留下的光就变成了今天探测到的宇宙微波背景辐射。 4. 物质世界的时空尺度 （1）物质：宇宙是物质、能量、时间、空间的总称。小到微观粒子，大到宇宙天体，都是物质。它们的存在与变化，都是与时间和空间紧密联系的。 （2）人类所认识的空间尺度：人类所认识的空间尺度范围：原子直径10-10m~可观测宇宙的半径1026m。 （3）人类所认识的时间尺度：人类所认识的时间尺度范围：μ子的寿命10-6s~宇宙的年龄1017s。 【例6】小柯昨晚做了个梦，梦见自己乘坐飞船从地球出发去探索外太空，他先后飞离（　　） A．太阳系、银河系、地月系 B．地月系、银河系、太阳系 C．银河系、地月系、太阳系 D．地月系、太阳系、银河系 【答案】D 【详解】天体系统尺度从小到大依次为地月系、太阳系、银河系，地球位于地月系中，从地球出发向外飞离的顺序为地月系→太阳系→银河系，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式6-1】现代天文学研究表明，太阳_______（选填“是”或“不是”）宇宙的中心。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离。同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在________（选填“膨胀”或“收缩”）的结论。 【答案】 不是 膨胀 【详解】[1]现代天文学研究表明，太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心。 [2]向粘有金属小颗粒的气球中打气时，气球膨胀，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离，则当观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在膨胀的结论。 【变式6-2】阅读下面的文字回答有关问题。 当一列火车迎面驶来时，我们听到的汽笛声的音调会升高（即声波的频率升高）；当它离我们远去时，音调会降低（即声波的频率降低），这一现象叫多普勒效应。 不同色光的频率不同。光同样可以产生多普勒效应，当光源靠近我们或离我们远去时，我们观测到它发出的光的频率也会发生变化，变化的规律与声音相同。 20世纪天文学家哈勃观察到，几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移，这种现象称为“红移”。这一现象说明，星系在远离我们而去。哈勃研究了24个距离已知的星系，归纳得出“哈勃定律”。为解释哈勃定律，科学家提出“宇宙大爆炸”理论。认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设我们就位于其中心，大爆炸后各星系向外运动，远离我们而去。 （1）鸣笛的火车远离我们而去，我们听到汽笛声的频率________（选填“升高”或“降低”）； （2）若远处有光源在靠近地球，则在地球上观察到它所发出光的频率________（选填“升高”或“降低”）； （3）由文中“红移”现象推知，红光的频率________紫光的频率。 【答案】(1)降低 (2)升高 (3)低于 【详解】（1）由短文内容可知，当鸣笛的火车离我们远去时，音调会降低，即声波的频率降低，所以我们听到汽笛声的频率降低。 （2）由短文内容可知，由于火车迎面驶来时，我们听到的汽笛声的音调会升高，即声波的频率升高；光同样可以产生多普勒效应，当光源靠近我们时，我们观测到它发出的光的频率也会发生变化，变化的规律与声音相同，所以在地球上观察到它所发出光的频率会升高。 （3）由短文内容可知，几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移，这种现象称为“红移”，所以红光的频率较低，故红光的频率低于紫光的频率。 1．人类对物质结构的探索永无止境，科学研究发现任何物质都是由微小粒子——分子、原子构成的。分子的直径约为（    ） A．0.1 nm B．0.1 mm C．0.1 m D．0.1 km 【答案】A 【详解】分子直径的数量级为，因为，故。 故选A。 2. 他被誉为经典力学和实验物理学先驱，并率先用望远镜观察天空，且他的观察结果支持了“日心说”，这位科学家是（    ） A．亚里士多德 B．伽利略 C．普朗克 D．爱因斯坦 【答案】B 【详解】A．亚里士多德为古希腊学者，未用望远镜观测天体支持日心说，故A错误； B．伽利略是经典力学和实验物理学先驱，率先使用望远镜观测天文现象，观测结果支持日心说，故B正确； C．普朗克是量子力学奠基人，与题干描述不符，故C错误； D．爱因斯坦提出相对论等理论，与题干描述不符，故D错误； 故选B。 3．从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（     ） A．原子 B．银河系 C．篮球 D．地球 【答案】A 【详解】银河系属于宏大的星系，地球是银河系中的一颗行星，篮球是宏观物体，原子属于微观粒子，尺度最小，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 4．关于粒子和宇宙的说法错误的是（　　） A．原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的 B．对于原子结构，卢瑟福提出了“枣糕模型”，汤姆生提出了“核式模型” C．在人类探究宇宙的历程中，托勒密提出了“地心说”，哥白尼提出了“日心说” D．光年是长度单位，用符号表示 【答案】B 【详解】A．原子核由质子与中子组成，质子带正电，中子不带电，故A正确，不符合题意； B．原子的核式结构是由卢瑟福提出的，故B错误，符合题意； C．“地心说”由托勒密提出，“日心说”由哥白尼提出，故C正确，不符合题意； D．光年表示光一年行走的距离，属于长度单位，用符号表示，故D正确，不符合题意。 故选B。 5．在 “微观世界探秘” 科普活动中，讲解员介绍有一种工具被称为人类的 “火眼金睛”，能帮助人类看清构成物质的微观粒子，如今人类甚至可以借助相关技术操纵原子。这种工具是（     ） A．天文望远镜 B．扫描隧道显微镜 C．激光测距仪 D．超导磁体 【答案】B 【详解】A．天文望远镜主要用于观察远处天体，不能对应题干所述微观粒子和原子层面的研究，故A不符合题意； B．扫描隧道显微镜能够获得原子尺度的信息，并可借助探针实现对单个原子的操纵，符合题干描述，故B符合题意； C．激光测距仪主要用于测量距离，不是观察和操纵原子的工具，故C不符合题意； D．超导磁体主要用于产生强磁场，不是题干所述观察和操纵原子的工具，故D不符合题意。 故选B。 6. 原子结构的模型在实验和探索中不断修正和完善。图为某原子的结构示意图，在下列说法中正确的是（     ） A．表示原子核 B．表示质子 C．表示核外电子 D．表示原子 【答案】C 【详解】 A．带+号的蓝色小微粒是带正电的质子，不是原子核，原子核是中心由质子和中子聚集形成的整体，故A错误； B．不带电的红色小微粒是中子，中子本身不带正电，质子带正电，故B错误； C．带-号的绿色微粒带负电，在核外的轨道上运动，符合核外电子的特征，故C正确； D．中心由质子和中子聚集形成的整体才是原子核，原子是包含原子核与所有核外电子的整体，故D错误。 故选C。 7．“长征”“天宫”“神舟”“问天”“嫦娥”……，我国一代代科学家为探索宇宙付出了巨大的努力。下列对宇宙认识正确的是（     ） A．宇宙的大小是固定的，不再改变 B．宇宙是一个有层次的天体结构系统 C．在天文学中，用“光年”作为时间单位 D．太阳系是宇宙的中心 【答案】B 【详解】A．现代天文学研究表明，宇宙一直在不断膨胀，大小不是固定不变的，故A错误； B．宇宙是一个有层次的天体结构系统，存在行星、恒星系、星系、星系团等不同层次的天体结构，该说法正确，故B正确； C．光年是光在一年内传播的距离，是天文学中使用的长度单位，不是时间单位， 故C错误； D．宇宙没有中心，太阳系只是银河系中一颗普通的恒星系，并非宇宙的中心， 故D错误。 故选B。 8．率先用望远镜观察天体运动，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”的科学家是（　　） A．伽利略 B．普朗克 C．爱因斯坦 D．霍金 【答案】A 【详解】A．伽利略是近代物理实验的先驱者，改进了望远镜用于观察天体的运行规律，率先用望远镜观察天体运行，得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”，故A符合题意； B．普朗克在解决黑体辐射问题时提出了量子理论，为后来的量子力学奠定了基础，故B不符合题意； C．爱因斯坦创立了相对论，并为核能开发奠定了理论基础，故C不符合题意； D．霍金的主要领域是黑洞和宇宙论，故D不符合题意。 故选A。 9．人类对浩瀚宇宙的探索从未停止，南仁东带领科学家团队苦心钻研20余载，终于攻克重重难关，建造了接收来自遥远星空电子“信件”的国之重器，它是（　　） A．中国天眼 B．嫦娥号卫星 C．玉兔号月球车 D．祝融号火星车 【答案】A 【详解】A．中国天眼是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，能够接收来自遥远星空的射电信号，就像接收电子“信件”一样，故A符合题意； B．嫦娥号卫星主要用于月球探测，进行月球的环绕、着陆等任务，并非接收来自遥远星空的电子“信件”，故B不符合题意； C．玉兔号月球车是在月球表面进行探测和考察的设备，不是接收遥远星空信号的，故C不符合题意； D．祝融号火星车是在火星表面进行探测任务的，不是接收遥远星空电子“信件”的设备，故D不符合题意。 故选A。 10．哈勃望远镜使我们感受到宇宙的浩瀚，电子显微镜使我们认识到微观世界的深透。关于宇宙和粒子，下列说法正确的是（　　） A．支原体病毒是比原子更小的微粒 B．原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成 C．佩戴口罩可防止病毒感染，是因为口罩材料的分子之间没有空隙 D．地球、月亮和星辰都绕太阳运行，所以太阳是宇宙的中心 【答案】B 【详解】A．支原体病毒是由大量的分子或原子组成的，是比原子大的微粒，故A错误； B．由原子结构可知，原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成，故B正确； C．分子间存在间隙，口罩材料的分子之间同样存在空隙，故C错误； D．太阳是太阳系的中心，宇宙没有中心，只有太阳系中的星体才围绕太阳运行，故D错误。 故选B。 11．中国天文学发展历史非常悠久，如图是陈列在大洋湾景区内的青铜制“浑天仪”，是中国古代天文学重要成就。时至今日，人类从未停止对宇宙的探索。下列说法正确的是（　　） A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置是固定不变的 B．我们认识到，宇宙是一个没有层次的天体结构系统 C．银河系的直径大约为8万光年，可知光年是长度单位 D．宇宙中天体在不停地运动，其中地球是宇宙真正的中心 【答案】C 【详解】A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置也在变化之中，故A错误； B．宇宙是一个有层次的天体结构系统，故B错误； C．光年是光在真空中行走一年的距离，是长度单位，故C正确； D．宇宙中天体在不停地运动，地球不是宇宙真正的中心，故D错误。 故选C。 12. 关于宇宙起源，现代大多数科学家认同的是（　　） ①宇宙诞生于距今约137亿年的一次大爆炸 ②大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降 ③宇宙温度下降至一定程度，逐步形成行星、恒星、星系、星系团和超星系团等 ④我们现在的宇宙依然在不断膨胀中，星系在远离 A．①②③ B．①③④ C．②④ D．①②③④ 【答案】D 【详解】关于宇宙的起源，人类现在认同“大爆炸”理论，该理论认为，宇宙在最开始时是炽热的“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和空间；宇宙空间在膨胀中，温度相应下降，最终当温度达到一定程度时，形成了现在的超星系团、星系团、星系以及恒星、行星等。爆炸后的宇宙，仍然处于不断膨胀的状态，星系在远离我们。故以上说法均正确。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 13. 在如图所示的原子模型中，粒子c不带电，下列说法不正确的是（　　） A．a是电子 B．b是质子 C．c是中子 D．b带负电 【答案】D 【详解】由原子的核式结构模型可知，原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电；a为核外电子，原子核由粒子b和粒子c组成，已知粒子c不带电，所以粒子c是中子，粒子b是质子，所以粒子b带正电，故D错误，符合题意；故ABC正确，不符合题意。故选D。 14. “离太阳系最近的恒星是半人马座的比邻星，它距离我们4.2光年”。由此可知（　　） A．比邻星是个黑洞 B．比邻星是银河系的成员之一 C．比邻星位于太阳与地球之间 D．目前的人类飞行器从地球飞到比邻星需要4.2年 【答案】B 【详解】A．比邻星是半人马座的一颗恒星，能自行发光，而黑洞不会发光，故A不符合题意； B．银河系包含太阳系及大量恒星，半人马座位于银河系内，因此比邻星属于银河系，故B符合题意； C．太阳与地球的平均距离约1.5×108km（约8光分），而比邻星距离地球4.2光年（约4×1013km），远大于日地距离，故C不符合题意； D．飞行器的速度远远低于光速，若飞行器速度为光速的0.1%，则飞行器从地球飞到比邻星需要的时间 远超过4.2年，故D不符合题意。 故选B。 15. 如图所示是卢瑟福原子结构模型，原子由原子中心的原子核和___________组成，其中原子核包括_____和______。中国进入太空第一人是_____________。 【答案】 核外电子 质子 中子 杨利伟 【详解】卢瑟福核式结构模型：原子是由位于原子中心的原子核和核外绕原子核做圆周运动的电子组成的，原子核由质子和中子组成，质子带正电，电子带负电。 2003年10月15日9时整，杨利伟乘坐中国首架载人飞船——“神舟”五号进入太空，成为中国进入太空第一人。 16. 第一位把望远镜指向天空的物理学家是______，太阳系中地球离太阳比较近，地球在第_____条轨道上运行。 【答案】 伽利略 3 【详解】[1]伽利略是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家。 [2]太阳系里有八大行星；地球处在离太阳较近的第三条轨道上运行。 17. 如图所示是太阳系模拟图，每个行星在各自的轨道上围绕恒星太阳运转，这与卢瑟福提出的核式结构模型十分相似，其中原子核相当于太阳，绕核运动的_______就相当于行星。太阳______（选填“是”或“不是”）宇宙的中心。 【答案】 电子 不是 【详解】[1]卢瑟福的原子核式结构模型认为：原子由中心的原子核和核外绕核运动的电子组成，这个结构和太阳系运行模式相似，原子核对应太阳，绕核运动的电子就对应围绕太阳运转的行星。 [2]目前天文学研究证实，太阳只是太阳系的中心，并不是整个宇宙的中心。 18. 在宇宙探索的过程中，______（选填“托勒密”或“哥白尼”）创立了“日心说”。现代天文学研究表明，太阳______（选填“是”或“不是”）宇宙的中心。天体之间相距很远，天文学常用______做长度单位。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离。同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在______（选填“膨胀”或“收缩”）的结论。 【答案】 哥白尼 不是 光年 膨胀 【详解】波兰天文学家哥白尼提出了日心说，认为太阳是不动的，而且是宇宙的中心，地球及其他行星都一起围绕太阳做圆周运动，而现代天文研究表明，以太阳为中心的不过是太阳系，太阳系之外还有更庞大的银河系，太阳不是宇宙的中心。 天体之间相距很远，天文学常用光年做长度单位，光在真空中一年传播的距离叫光年。 所有的星系正在远离我们而去，说明宇宙空间在变大，宇宙正在不断的膨胀。 19. 被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（简称），是世界上最大的射电望远镜，它能够捕捉到来自宇宙深处极其微弱的无线电波信号。截至2024年，已发现超过800颗新脉冲星。脉冲星属于一种特殊的恒星，是大质量恒星在燃料耗尽、发生超新星爆炸后留下的致密核心。它们像宇宙中的灯塔，高速自转并从两极发出一束束电磁波，当这束波扫过地球时，我们就能接收到周期性的脉冲信号。 （1）“中国天眼”主要接收的是宇宙中的______波（选填“A．声波”或“B．电磁波”）。 （2）以下天体中，与脉冲星属于同一类天体的是（　　） A．地球 B．太阳 C．月球 D．火星 （3）已知脉冲星自转加快会导致其产生电磁波频率变高，若地球上的人们接收到的脉冲星电磁波的波长变短，说明脉冲星的自转速度________。（选填“A．变大”“B．不变”或“C．变小”） 【答案】（1）B （2）B （3）A 【详解】（1）声波传播需要介质，宇宙空间为真空，无法传播声波；电磁波可在真空中传播，且题干提到“中国天眼”捕捉的无线电波属于电磁波范畴，故选B； （2）脉冲星是大质量恒星演化后的致密核心，属于恒星类天体，选项中地球、火星是行星，月球是卫星，太阳是恒星，故与脉冲星同类的是太阳，故选B； （3）电磁波在真空中传播速度c恒定，根据公式（λ为波长，f为频率），波长λ变短则频率f升高；题干表明脉冲星自转加快会使电磁波频率变高，因此频率升高说明自转速度变大，故选A。 20. 阅读短文，回答问题 万有引力 牛顿发现的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一。如图所示，任意两个物体间都有通过连心线方向上相互吸引的力，这种力叫万有引力，其计算公式为，其中F表示两个物体之间的引力，k表示万有引力常量，数值上近似，表示物体1的质量，表示物体2的质量，r表示两个物体中心之间的距离。 生活中常见的物体之间的万有引力极其微小，我们察觉不到它，可以不予考虑，但是天体系统中，由于天体的质量很大，万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球，对其他物体的万有引力已经具有巨大的影响，它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上，它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。 （1）宇航员在太空中时，他们与地球之间______（选填“存在”或“不存在”）引力。 （2）下列现象的成因，与万有引力无关的是（    ） A．火箭升空 B．雨滴下落 C．抛出的实心球落回地面 D．地球绕太阳运动而不能飞离太阳 （3）同一物体在不同星球上的重力是不同的；在地球上的重力大于在月球上的重力，造成这种不同的最主要的原因是（    ） A．地球上有大量的水而月球上没有 B．地球与月球的构成成分不同 C．地球总质量大于月球的总质量 D．地球有大气层而月球没有 （4）根据材料判断，图（a）中A球对B球的吸引力______图（b）中A球对B球的吸引力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】（1）存在 （2）A （3）C （4）等于 【详解】（1）阅读材料可知：任意两个物体间都有通过连心线方向上相互吸引的力，宇航员和地球之间存在相互吸引的力。 （2）A．火箭升空是因为物体间力的作用是相互的，故A符合题意； B．雨滴下落是因为雨滴受到地球的万有引力，故B不符合题意； C．抛出的实心球落回地面是因为实心球受到地球的万有引力，故C不符合题意； D．地球绕太阳运动，地球受到太阳的万有引力而不能飞离太阳，故D不符合题意。 故选A。 （3）万有引力的大小与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关，所以物体的重力在地球上和月球上不同，是因为地球总质量大于月球总质量，与是否有水、大气以及构成成分没有关系，故选C。 （4）题目中给出该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关，由图中可以看到AB的质量和距离都没变，所以力的大小也不变，所以图（b）中A球对B球的吸引力等于图（a）中A球对B球的吸引力。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $