5.3 探索宇宙的奥秘 自主提升过关练（含解析） 一、选择题 1．一颗恒星的寿命取决于它的（　　） A．体积 B．质量 C．亮度 D．温度 2．《流浪地球》讲述了极速衰老的太阳威胁到地球的生存环境，人类带着地球逃亡的 故事．若太阳变为了红巨星，此时意味着它处于恒星的（ A．诞生期 B．成长期 ） C．存在期 D．死亡期 3．下列关于太阳及太阳系的说法中正确的是（） A．太阳向外辐射能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B．太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大 C．太阳系中内行星都没有坚硬的外壳，外行星都有坚硬的外壳 D．太阳系虽然是银河系中很小很小的一部分，但它位于银河系的中心 4．下列关于宇宙及星系的说法中正确的是（　　） A．太阳系中内行星都没有坚硬的外壳，外行星都有坚硬的外壳 B．太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大 C．银河系是一种漩涡状的星系，太阳系就位于漩涡的中心 D．宇宙中恒星都是不动的星球，行星都是绕着恒星运动的 5．现在科学家们正在设法探寻“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子” 与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反。据此，若有反 α 粒子，它的质量数和电荷数分别为（　　） A．-4，-2 B．4，-2 C．-4，2 D．4，2 6．关于恒星，以下说法中正确的是 （　　） A．恒星的质量越小，寿命越短 B．视星等越高的恒星，表面温度就越高 C．绝对星等越高的恒星，表面温度一定越高 D．恒星的颜色与表面温度有关，温度低的呈暗红色，更热的比太阳稍蓝 7．太阳燃料全部耗尽，最终会变成一颗（ A．白矮星 B．中子星 ） C．黑洞 D．黑矮星 C．质量 D．颜色 8．一颗恒星的寿命取决于它的 A．温度 B．体积 9．木村星系离地球为一亿光年，下列叙述错误的是（　　） A．木村星系的光需一亿年才能到达地球 B．在地球所见的为一亿年前的木村星系 C．可推知木村星系可能形成在五千万年前 D．木村星系中最老的恒星年龄应该超过一亿年 10．为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪（AMS）在太空中寻找“反物质”， 所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同 的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是（　　） A．由 1 个带正电荷的质子和 1 个带负荷的电子构成 B．由 1 个带负电荷的反质子和 1 个带正电荷的正电子构成 C．由 1 个带负电荷的反质子和 1 个带负电荷的电子构成 D．由 1 个不带电荷的中子和 1 个带正电荷的正电子构成 11．关于太阳系中的行星的说法正确的是（）． A．金星和地球的外壳都是由坚硬的岩石组成的 B．火星和木星的外壳都是由坚硬的岩石组成的 C．水星和金星没有坚硬的外壳，是气态行星 D．天王星有坚硬的外壳，是太阳系中最大的一颗行星 12．现代宇宙学告诉我们，恒星在演变过程中，会形成密度很大的天体，如白矮星、 中子星或黑洞。据推测， 1cm 3 中子星物质的质量是 1.5 �109 t ，则中子星的密度约（　 ） A． C． 1.5 �1012 kg / m3 1.5 �1018 kg / m 3 B． 1.5 �1015 kg / m3 D． 1.5 �1021 kg / m 3 二、解答题 13．古希腊某地理学家通过长期观察，发现某日正午时刻，在北半球 A 城阳光与重垂 方向成 7.5°角射入，而在 A 城正南方，与 A 城地面距离为 l 的 B 城，阳光恰好沿重垂 方向射入，如图所示，射到地球的太阳光可视为平行光，据此他估算出了地球的半径， 试写出估算地球半径的表达式． 14．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核 反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。（已知质子质量为 mH＝1.007 3 u，氦核质量为 mHe＝4.001 5 u，电子质量为 me＝0.000 55 u） (1)写出这个核反应方程； (2)这一核反应能释放多少能量？ (3)已知太阳每秒释放的能量为 3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ 参考答案 1．B 【解析】 恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星内部的核反应就更加剧烈。所以 B 正确； ACD 错误； 故选 B。 2．D 【解析】 太阳的最终演化过程为：恒星→主序星→红巨星→白矮星,若太阳变为了红巨星，此时意味 着它处于恒星的死亡期，故 D 正确 ABC 错误。 故选 D。 3．B 【解析】 【详解】 A．太阳向外辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应，A 错误； B．太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大，周期越短，B 正确； C．太阳系中内行星除了木星外都有坚硬的外壳，C 错误； D．太阳系位于银河系的轴上，不处于银河系中心，D 错误。 故选 B。 4．B 【解析】 A．内行星都是有坚硬外表的星体，而外行星则是大团的气体外壳及液态的内部，其平均 密度远不及内行星，可谓虚有其表。故 A 错误； B．由太阳的万有引力提供向心力 GMm v2  m r2 r 得 v GM r 所以太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大，故 B 正确； C．太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，银河系是一种漩涡状的系星，太阳系不位于漩 涡的中心，故 C 错误； D．自然界中一切物体都在运动，宇宙中恒星都是运动的星球，故 D 错误。 故选 B。 5．B 【解析】 【详解】 因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反。所以， 反 α 粒子质量数为 4，电荷数为-2。 故选 B。 6．D 【解析】 【详解】 A．恒星的寿命和它的质量体积有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力 就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈，故 A 错误； BC．恒星的星等衡量的是发光能力，而发光能既和表面温度有关，也和发光面积有关，故 星等越高的恒星表面温度不一定越高，也不一定越亮，故 BC 错误； D．恒星表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高越偏蓝，所以 最冷的呈红色，最热的比太阳稍蓝，故 D 正确。 故选 D。 7．D 【解析】 【详解】 太阳在内部的核燃料用尽后首先会体积变大，变成红巨星。红巨星靠燃烧太阳外层的核燃 料继续保持发光发热。等到所有的燃料燃尽后，由于太阳自身巨大的质量形成的万有引力 的作用下，会迅速向中心榻缩成密度极大、原子紧密排列的白矮星。白矮星靠太阳残留的 少量热量继续发出微弱的光芒。在最后的一点热量耗尽后，太阳将最终变成一颗不发光也 不发热的冰冷的黑矮星。 A． 白矮星与分析不符，故 A 错误。 B． 中子星与分析不符，故 B 错误。 C． 黑洞与分析不符，故 C 错误。 D． 黑矮星与分析相符，故 D 正确。 8．C 【解析】 【详解】 恒星的寿命取决于恒星的质量，恒星的质量越大说明寿命越短，因为质量越大压力就越大， 这种情况下恒星内部的核反应就更加剧． A．温度，与结论不相符，选项 A 错误； B．体积，与结论不相符，选项 B 错误； C．质量，与结论相符，选项 C 正确； D．颜色，与结论不相符，选项 D 错误； 故选 C。 点晴：解决本题关键理解恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短． 9．C 【解析】 因为木村星系距离地球是一亿光年，所以，木村星系的光需一亿光年才能到达地球，也是 地球所见的为一亿年前的星系，可推知，木村星系中最老的恒星年龄超过一亿年，由此可 得，ABD 不符合题意，C 符合题意。 故选 C。 10．B 【解析】 【详解】 反氢原子由 1 个带负电荷的反质子和 1 个带正电荷的正电子构成。 故选 B。 11．A 【解析】 【详解】 太阳系的八大行星中，木星是气体星球，且是太阳系中最大的行星，其余都是由坚硬的岩 石组成的，故 A 正确，BCD 错误； 故选 A。 12．C 【解析】 依题意，有 1t  103 kg ， 1cm3  106 m3 根据密度公式，有  m V 可得中子星的密度约为  1.5 �109 �103 kg  1.5 �1018 kg/m3 6 3 10 m 故选 C。 13． 24l  【解析】 【详解】 如图所示，由题意可知 �1  �2  7.5o 故 A、B 距离可表示为 lπR 2 7.5 � 360 故地球半径为 R 14．(1) 4 11 H � 42 He+2 01 e 【解析】 【详解】 24π l ；(2)24.78 MeV；(3)4.22×109 kg (1)由题意可得核反应方程应为 4 11 H � 42 He+2 01 e (2)反应前的质量 m1＝4mH＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u 反应后的质量 m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u Δm＝m1－m2＝0.026 6 u 由质能方程得，释放能量 ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV (3)由质能方程 ΔE＝Δmc2 得太阳每秒减少的质量 E 3.8 �1026  kg 2 (3 �108 )2 ≈4.22×109 kg Δm＝ c