探索宇宙培優(yōu)練習 1科學促進技術發(fā)展，技術為科學發(fā)展提供有力支撐。隨著望遠鏡技術的發(fā)展，人類對宇宙的認識經(jīng)歷著從迷信到科學，從狹隘到廣袤的過程。以下對宇宙的認識由先到后的排序是 （填序號）日心說 地心說 大爆炸宇宙論。2天文觀測表明，幾乎所有遠處的恒星（或星系）都在以各自的速度遠離我們而去，離我們越遠的星體，遠離我們運動的速度（稱為退行速度）越大。也就是說，宇宙在膨脹，不同星體的退行速度。和離我們的距離r成正比，即“v=Hr”式中H為一常數(shù)，稱為哈勃常數(shù)（已由天文觀察測定）為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認為宇宙是從一個“原始火球”發(fā)生大爆炸開始形成的。假設大爆炸后各星體以不同的速度向外勻速運動，并設想我們就位于其中心，則速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠，這一結果與上述天文觀察一致。由上述理論和天文觀察結果，可估算宇宙的年齡T，其計算式為T= 。根據(jù)近期觀察，哈勃常數(shù)H=3102m/（sly），其中，光年（ly）是光在一年中行進的距離，由此可估算得宇宙的年齡約為 億年。3演繹式探究探索宇宙：（1）牛頓認為，宇宙中任何兩個物體之間都存在引力，引力大小F引=k ，其中m1、m2分別為兩個物體的質(zhì)量，r為兩個物體間的距離，k=6.671011m3/（kgs2）可見，當兩個物體間的距離增大時，它們之間的引力將變 。 用線繩拴著一個小球使它以手為圓心轉動時，繩子對小球有一個向圓心拉的力，這個力叫做向心力。這是小球得以繞圓心做圓周運動的條件。宇宙中的星體也是如此：子星繞母星（衛(wèi)星繞行星、行星繞恒星）的運動可以近似地看作是勻速圓周運動（如圖），子星受到一個恒定的指向圓心（母星）的向心力，向心力的大小F心=m，其中m為子星質(zhì)量，v為子星繞母星勻速運動的速度，r為運動半徑（也即兩星之間的距離）并且，向心力的大小等于母星對它的引力F引。（2）已知月球繞地球一周所用的時間為T，地月之間的距離為r，請你推導出地球質(zhì)量M的數(shù)學表達式。4如圖所示，在吹一個表面畫有許多斑點的氣球時會發(fā)現(xiàn)，隨著氣球的鼓起，斑點間的距離在不斷變化。從任何一點出發(fā)，其他的點都可以以它為中心向四周散開，并且距離越遠散開的速度越快。如果我們把這個氣球比作宇宙，試回答下列問題。（1）根據(jù)多譜勒效應，當星系靠近觀察者時，見到的星光光譜線向頻率高的藍光方向移動，反之則向紅光方向移動。把氣球上的斑點看作一個個星系，并選定一個作為太陽系。當我們把氣球逐漸吹起時，以太陽系為觀測中心，我們觀測到的星系大多在向 光方向移動，也就是說它們都在 （靠近/遠離）太陽系，并且距離太陽系越遠的星系移動的速度越 （快/慢）。（2）實驗說明大多數(shù)星系之間的距離都在 ，由此推測宇宙正處于 之中。（3）這種研究宇宙的方法是 A對比法 B類比法 C模型法 D控制變量法。5如圖所示，銀河系是由群星和彌漫物質(zhì)集合成的一個龐大天體系統(tǒng)。銀河系發(fā)光部分的直徑約7104Ly，最大厚度約為1104Ly，像一個中央凸起四周扁平的旋轉鐵餅。銀河系中有大約21011顆恒星，太陽只是銀河系中的一顆普通恒星。恒星彼此之間相距很遠。離太陽最近的比鄰星也有4.3Ly之遙。太陽也是一個發(fā)光星體，它實質(zhì)上是一個熱氣體（嚴格說是等離子體）球，由里向外分別為太陽核反應區(qū)、通訊衛(wèi)星對流層、太陽大氣層。（1）Ly是表示 （選填“時間”、“溫度”、“質(zhì)量”、“密度”或“長度”）的單位。（2）地面上的物質(zhì)通常是以 、 、 三種狀態(tài)存在，而太陽上的物質(zhì)通常是以 態(tài)存在的。（3）若銀河系發(fā)光部分的體積約為41012（Ly。）3，則銀河系中恒星的密度為 顆/（Ly。）3。答案和解析1【解答】解：隨著望遠鏡技術的發(fā)展，人類對宇宙的認識經(jīng)歷著從迷信到科學，從狹隘到廣袤的過程。先是地心說、再是日心說、再是大爆炸宇宙論，故先后次序是；故答案為：；2【解答】解：不同的星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比，即v=Hr；假設大爆炸后各星體即以不同的速度向外勻速運動，則有：r=vT；聯(lián)立求解可得到時間T=，一光年=3108m/s年代入數(shù)據(jù)T=1010年=100億年。故答案為：；100。3【解答】解：（1）由F引=k知：當兩個物體間的距離r增大時，它們之間的引力將變小；（2）向心力F心=m=m=m =m ，設月球質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，月球繞地球做圓周運動的向心力由地球?qū)υ虑虻娜f有引力提供，即：=m r，所以M=。答：（1）變小；（2）地球質(zhì)量的表達式為M=。4【解答】解：（1）把氣球上的斑點看作一個個星系，并選定一個作為太陽系。當我們把氣球逐漸吹起時，氣球上的斑點遠離太陽系。以太陽系為觀測中心，星光光譜線向頻率低的紅光方向移動。發(fā)光星體接近觀測者時，星光光譜線向頻率高的藍光方向移動；當離開觀測者時，星光光譜線向頻率低的紅光方向移動。科學家發(fā)現(xiàn)，我們所觀測到的星系的星光光譜線大多向頻率低的紅光方向移動。即星系都在遠離我們而去；星系離我們越遠，運動的速度越快；星系間的距離在不斷的擴大。（2）根據(jù)現(xiàn)在絕大多數(shù)星系兩兩之間的距離都在增加這一現(xiàn)象，可以推測宇宙正在膨脹之中。因此，科學家推測宇宙是由大爆炸產(chǎn)生的。（3）用充氣的氣球說明宇宙膨脹，采用的類比法。故答案為：（1）紅；遠離；快；（2）變大；膨脹；（3）B。5【解答】解：（1）由銀河系發(fā)光部分的直徑約7104Ly可知Ly是一長度單位；（2）地面物