5.3 探索宇宙的奥秘基础巩固 2021—2022 学年高中物理鲁科版 （2019）必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝关于“红星”和“蓝星”表面的温度，下列说 法正确的是（　　） A．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏红，所以“红星”表面的温度高 B．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏蓝，所以“蓝星”表面的温度高 C．“红星”和“蓝星”表面的温度一样高 D．恒星的表面颜色与其表面温度无关 2．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， A． C． 1cm 3 中子星物质的质量是 1.5 �109 t ，则中子星的密度约（　　） 1.5 �1012 kg / m 3 B． 1.5 �1018 kg / m 3 1.5 �1015 kg / m 3 D． 1.5 �10 21 kg / m 3 3．下列关于恒星寿命的说法正确的是（　　） A．质量大的恒星寿命长 B．质量小的恒星寿命长 C．恒星的寿命与其质量无关 D．无法确定 ） 4．根据恒星的分类，太阳属于（ A．超巨星 B．主序星 5．关于恒星的说法正确的是（ C．白矮星 D．中子星 ） 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．恒星就是宇宙中永远存在的星星 D．超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星实际上就是恒星不同年龄阶段的形态 6．下列关于宇宙的叙述正确的是（　　） A．太阳的半径，质量，密度，体积都比地球大得多 B．宇宙中恒星是有寿命的，恒星质量越大，寿命越短 C．宇宙中恒星都是不动的星球，行星都是绕着恒星运动的 D．银河系是一种旋涡状星系，太阳系就位于旋涡的中心 7．质量比太阳小的恒星最终会演化成（　　） A．白矮星 B．中子星 C．脉冲星 D．黑矮星 8．关于宇宙，下列说法中正确的是（　　） A．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上 B．恒星的寿命取决于亮度 C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应 D．地球是宇宙中唯一有卫星的星球 9．以下关于恒星的说法中正确的是（　　） A．恒星的质量越大，寿命越长 B．白矮星一定会演变为红巨星 C．白矮星要比红巨星亮 D．地球不是恒星 10．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 11．关于恒星的演化，下列说法中正确的是（ D．4，2 ） A．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 B．恒星燃料耗尽后外层开始膨胀，变成巨星或超巨星 C．小恒星燃料耗尽后会收缩成密度极大的白矮星 D．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 12．关于恒星的温度、亮度和颜色，下列说法中正确的（ ） A．恒星的颜色与表面温度有关，最冷的呈红色，最热的比太阳稍蓝 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，我们看到的就越亮 D．恒星的绝对星等仅决定于它的表面温度 13．恒星的寿命取决于它的（　　） A．质量 B．体积 C．温度 14．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 D．亮度 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 15．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 二、填空题（共 4 题） 16．仙女座星系是人们能用肉眼看到的最遥远的天体，但由于光速有限，你看到来自那里的光线，实际上 已经在太空中行进了_________年，因此观察遥远的天体就等于在观察__________________．宇宙很大， 所以计算天体间的距离时常用_________作为单位，它等于_________． 17．亚里士多德提供了许多根据观察得到的令人信服的理由，证明人类赖以生存的大地是一个球体．试举 出除天文观察以外的两个理由： （1）_________________； （2）________________． 18．星系是由宇宙中的一大群_________、大量_________和_________组成的物质系统，宇宙中的星系估 计有_________个以上，银河系以外的星系称为__________________． 19．恒星的颜色与______有关；恒星的亮度取决于它的体积、温度以及离地球的距离。恒星的相对亮度通 常用___________来描述。 三、综合题（共 4 题） 20．太阳是个极其巨大、炽热的气体球，太阳中心处核聚变产生的巨大能量不断向宇宙空间辐射。 8 (1)太阳的光和热以每秒 3 �10 米的速度（即光速 c）向外辐射，约经 8 分 20 秒到达地球。试估算太阳与地 球间的距离。 (2)用 E 表示太阳的辐射能，估算地球获得的辐射能为太阳总辐射能 E 的几分之一。（已知球表面公式为 S球面  4π r 2 ，r 为球半径，地球半径 R 为 6400 千米） 21．查阅资料，了解宇宙学的新发展，以小论文或幻灯片等形式进行班级展示。 22．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． 23．太阳现在处于主序星演化阶段，它主要是由电子和 核聚变反应，核反应方程式是 201 e  411 H � 42 He 1 1 H 、氦等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的 ，该核反应每发生一次放出的核能约为 E0  4.2 �1012 J 些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而便太阳中的 1 1 H ，这 核数目减少 10%，则太阳将离开主序星阶段进入巨星的演化阶段。为了简化计算，现假定太阳全部由电子和 1 1 H 核组成。 6 (1)为了研究太阳演化过程，需要知道太阳的质量 M。已知地球半径 R  6.4 �10 m ，地球质量 m  6.0 �10 24 kg ，日地中心距离 7 质量。（1 年取 3.2 �10 s ） r  1.5 �1011 m ，地球表面处的重力加速度 g  10m/s 2 ，试估算太阳目前的 (2)又已知地球上与太阳光垂直的每平方米面积上每秒钟得到的太阳辐射能为   1351.5W/m ，试估算太阳 2 继续保持在主序星阶段还有多少年？（估算结果只要求保留一位有效数字）参考答案： 1．B 2．C 3．B 4．B 5．D 6．B 7．D 8．A 9．D 10．B 11．B 12．A 13．A 14．B 15．A 16． 200 万 宇宙的过去 17． 船只出海时渐渐没入地平线 18． 恒星 19． 表面温度 气体 尘埃 9.46 �1015 m 光年 向南旅行和向北旅行时所见的星空是不同的 1000 亿 河外星系 星等 11 20．(1) 1.5 �10 米；(2)22 亿分之一 21． 现代宇宙学的所谓“宇宙大爆炸论”是获得了所谓“诺贝尔奖”的所谓“宇宙起源”的理论，至今仍为宇宙学主流 的基本观点，它是逐步发展而认为： 宇宙起源于温度高达 1017K 以上，密度极高的极小原始火球，在约 137 亿年前(迄今观测到最远星系距此约 137 亿光年)发生的一次大爆炸，这个大爆炸经 10-35s 结束，温度达 1027K，在 100s 时，温度 109K,氘和氦形 成。接着据称会在约 3 分钟内形成所有天然元素，之后在引力作用下，逐渐形成各星系，太阳系、地球、 细胞、植物动物、动物，直到人类； 特别是，其中认为：在那个大爆炸约一个月，温度 107K 时形成了辐射，因当时宇宙物质致密像笼子一样 禁闭住所有的辐射，在那个大爆炸后 10-30 万年，随着物质密度的下降，辐射才挣脱束缚，退耦、传播出 来，形成所谓“宇宙背景辐射”，它应能残留至今，因宇宙膨胀，估计已大大冷却至温度约 5K； 它的主要依据是所谓“哈勃定理”，即：在一定距离范围观测表明：宇宙间星体发光频率的红移量是与其观 测距离成正比的。于是，就判定：宇宙在膨胀，就认为这证明了“大爆炸宇宙论”的正确性； 1998 年有两组天文学家的观测报告说，宇宙远处（约 70 亿光年）有几十颗显得异常昏暗的 Ia 型超新星， 按“哈勃定理”得出：宇宙（70 亿年前）在加速膨胀。 这就只能设想有所谓“反引力”（即斥力）的物质充满宇宙各处，正在猛烈拉开宇宙，而把它称为“暗能量”。 但是，虽经多年多种搜寻，至今却始终没能找到这种有所谓“反引力”（即斥力）性质的物质。至今仍为宇 宙学主流重要的搜寻目标。 22． 24l  30 10 23．(1) 2 �10 kg ；(2) 1�10