7.4宇宙探秘（考點解讀）（解析版）知識導航知識導航知識點講解知識點講解1、從“地心說”到“日心說”（1）公元2世紀，古希臘天文學家托勒玫提出了以地球為宇宙中心的“地心說”他認為天上的日月星辰都繞著人類所居住的地球旋轉。（2）16世紀初期，波蘭天文學家哥白尼為代表的許多科學家對托勒玫的“地心說”提出質疑，并創立了“日心說”——太陽是宇宙的中心，地球和其他行星都繞著太陽按一定的周期運動。（3）牛頓創立了萬有引力理論，使人們第一次用統一的理論來認識神秘的天體運動。（4）20世紀以來隨著天文觀測技術的發展包括哈勃空間望遠鏡在內的一批天文探測設備投入工作，在眾多天文學家、物理學家的協同努力下，獲得了許多重要發現，現在人類對宇宙的認識已經遠遠超越了哥白尼時代。2、星空世界（1）宇宙是一個有層次的天體系統，這一系統層次由高到低可分為：宇宙→超星系團→星系團→星系（如：銀河系）→恒星（如：太陽）→行星（如：地球、火星）→衛星（如：月亮）。（2）光年——“量天尺”的單位：天體之間相距遙遠，用米、千米作為距離單位很不方便為此天文學中采用了一些特殊的長度做距離單位；例如人們將光在真空中傳播一年所經過的距離作為長度單位稱為1光年；1光年=9.46x1015m。（3）銀河系由群星和彌漫物質集合而成的一個龐大的天體系統，它好像是一個中央突起四周扁平的旋轉鐵餅，直徑大約為8萬光年；太陽是銀河系中數以千億計的恒星中的一顆，而銀河系又只是浩瀚宇宙中普通的一員，目前人們觀測到的星系約為1000億個。仙女星系是離銀河系較近的星系，它距離我們超過200萬光年。（4）人們認識到,宇宙是一個有層次的天體結構系統，它是有起源的膨脹的和演化的。（5）宇宙的起源：大多數宇宙科學家都認定，宇宙誕生于約137億年前的一次大爆炸。大爆炸理論認為，宇宙起始于一個“原始火球”。在“原始火球”里，溫度和密度都高得無法想象，這時物質的狀態至今還無法描述，這種狀態可能極不穩定。最終“原始火球”發生爆炸，這種爆炸是整體的涉及宇宙的全部物質及時間、空間。爆炸導致宇宙空間處處膨脹，溫度則相應下降。溫度降到一定程度時，逐步形成了行星和恒星、星系、星系團和超星系團等。典例分析＋變式訓練考點1從“地心說”到“日心說”【典例11】最早提出“日心說”的科學家是（）A．伽利略 B．哥白尼 C．愛因斯坦 D．牛頓【答案】B。【解答】解：最早提出“日心說”的科學家是哥白尼。故選：B。【典例12】將兩個表面光滑的鉛塊相互緊壓，它們會粘在一起，這個現象說明分子間存在相互作用的引力；如圖所示是著名天文學家、自然科學先驅哥白尼，他用“日心說”否定了影響人類長達千年之久的“地心說”，有力地推動了人類文明的進程。【答案】相互作用的引力；哥白尼。【解答】解：兩個表面光滑的鉛塊相互緊壓，它們會粘在一起，說明分子間存在相互作用的引力；尼古拉哥白尼在40歲時提出了日心說，更正了人們的宇宙觀，解放了人們的思想，其著作《天體運行論》被認為是現代天文學的起步點，為推動科學革命作出了重要貢獻。故答案為：相互作用的引力；哥白尼。【典例13】現代宇宙觀認為宇宙沒有中心（選填“太陽是宇宙的中心”、“銀河系是宇宙的中心”或“宇宙沒有中心”），現代天文觀察發現星系在遠離我們而去，由此推測宇宙在膨脹（選填“坍塌”或“膨脹”）。【答案】宇宙沒有中心；膨脹。【解答】解：現代宇宙觀認為宇宙沒有中心，現代天文觀察發現星系在遠離我們而去，由此推測宇宙在不斷的膨脹。故答案為：宇宙沒有中心；膨脹。【變式11】下列各選項中，屬于物理學先驅哥白尼的成就的是（）A．提出“相對論” B．提出“日心說” C．構建了運動學三大定律 D．用實驗駁斥了亞里士多德的落體觀點【答案】B。【解答】解：根據物理學史，哥白尼的貢獻是提出了日心體系，用“日心說”否定了托勒密的“地心說”來解決；愛因斯坦提出了相對論，牛頓構建了運動學三大定律，伽利略用實驗駁斥了亞里士多德的落體觀點。故ACD錯誤，B正確。故選：B。【變式12】率先用望遠鏡觀察天空，由此得到的關于天體運行的結果支持了哥白尼的日心說，并做了著名的比薩斜塔實驗，被譽為經典力學和實驗物理學先驅的是伽利略；光在真空中的傳播速度是3×108m/s。【答案】伽利略；3×108。【解答】率先用望遠鏡觀察天空，由此得到的關于天體運行的結果支持了哥白尼的日心說，并做了著名的比薩斜塔實驗，被譽為經典力學和實驗物理學先驅的是伽利略；光在真空中的傳播速度是3×108m/s。故答案為：伽利略；3×108。【變式13】物理學是研究自然界的物質、相互作用和運動規律的自然科學。經典力學和實驗物理學的先驅伽利略率先用望遠鏡觀察天空，由此得到的關于天體運行的結果，支持了哥白尼日心說。【答案】運動規律；伽利略。【解答】解：物理學是研究自然界的物質、相互作用和運動規律的自然科學；經典力學和實驗物理學的先驅伽利略率先用望遠鏡觀察天空，由此得到的關于天體運行的結果，有力地支持了哥白尼的日心說。故答案為：運動規律；伽利略。考點2星空世界【典例21】關于粒子與宇宙，下列事實與對應的推論正確的是（）A．固體很難被壓縮——分子間沒有空隙 B．湯姆生發現電子——原子是可分的 C．星系離地球遠去——宇宙正在收縮 D．地球繞太陽運動——太陽是宇宙中心【答案】B。【解答】解：A：固體很難被壓縮是因為分子之間由斥力，故A錯；B：湯姆生發現電子說明原子是可分的，故B正確；C：星系離地球遠去說明宇宙正在膨脹，故C錯；D：地球繞太陽運動不能說明太陽是宇宙的中心，故D錯；故選：B。【典例22】小明在學完“從粒子到宇宙”的知識后，有以下認識，其中正確的是（）A．用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒因得到電子而帶正電 B．摩擦起電是通過摩擦的方法創造了電荷 C．太陽系、銀河系、電子、質子是按空間尺度由大到小排序的 D．人們常用光年量度宇宙距離，用納米量度分子大小【答案】D。【解答】解：A、用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒因失去電子而帶正電，故A錯誤；B、摩擦起電并不是創造了電荷，只是電子從一個物體轉移到了另一個物體，故B錯誤；C、太陽系的空間尺度小于銀河系，質子的空間尺度大于電子，所以按空間尺度由大到小排序應該為銀河系、太陽系、質子、電子，故C錯誤；D、天文學中常用光年量度宇宙距離；探究微觀世界時常用納米量度分子大小，故D正確。故選：D。【典例23】宇宙是一個有（選填“有”或“無”）層次的天體結構系統，天體之間相距遙遠，天文學中常用光年做長度單位。火星是太陽系中的一個行（選填“恒”、“行”或“衛”）星。【答案】有；光年；行。【解答】解：宇宙是一個有層次的天體結構系統；天體之間非常遙遠，而光速是目前人類認知中速度最快的，所以我們用光在一年內傳播的距離——光年來作為天文學中的長度單位。火星是太陽系中的一顆行星。故答案為：有；光年；行。【變式21】下列物體的尺度從小到大排列順序正確的是（）A．原子核、質子、電子、銀河系、太陽、地球、月球 B．質子、原子核、中子、太陽、地球、月球、銀河系 C．電子、原子核、原子、月球、地球、太陽、銀河系 D．原子、原子核、質子、月球、太陽、地球、銀河系【答案】C。【解答】解：原子核是由帶正電的質子與不帶電的中子組成，電子和原子核構成原子，原子構成分子，月球是地球的衛星，地球又是太陽系中的一顆行星，而太陽系是銀河系中的一個普通星系。故從小到大的順序為：電子、原子核、原子、月球、地球、太陽、銀河系。故選：C。【變式22】物質世界多姿多彩，以下與物質有關的說法，正確的是（）A．在質子、電子和原子中，尺度最小的是質子 B．銀河系星盤的直徑約為15萬光年，其中光年是時間單位 C．天體和分子一樣都處在永不停息的無規則運動中 D．原子結構與太陽系結構相似【答案】D。【解答】解：A、原子由原子核和核外電子組成，原子核包括質子和中子兩部分，電子質量非常小，所以原子尺度最大，質子次之，電子最小。故A錯誤；B、光年，就是光在一年內傳播的距離，是長度單位，1光年＝3×108m/s×3600s×24×365＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km．故B錯誤；C、天體運動是有規律的，分子永不停息地做無規則運動。故C錯誤；D、原子結構類似于太陽系的結構，中心為原子核，核外為繞核轉動的電子。故D正確。故選：D。【變式23】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，稱為哈勃常數（已由天文觀察測定）。為解釋上述現象，有人提出一種理論，認為宇宙是從一個“原始火球”發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＝。根據近期觀察，哈勃常數H＝3×10﹣2m/（s?l．y。），其中，光年（l．y。）是光在一年中行進的距離，由此可估算得宇宙的年齡約為100億年。【答案】；100。【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；聯立求解可得到時間T＝，一光年＝3×108m/s?年代入數據T＝＝1010年＝100億年。故答案為：；100。鞏固訓練一、選擇題。1．（2022秋?江陵縣期末）關于粒子和宇宙，下列認識中正確的是（）A．地球是宇宙的中心，恒星是絕對不動的 B．物理學家湯姆生發現了電子從而揭示了原子是可分的 C．聞氣味能鑒別醋和醬油是因為分子間有相互作用力 D．將兩塊表面平滑的鉛塊壓緊后，它們會粘在一起是因為分子在運動【答案】B。【解答】解：A、地球為太陽的一顆行星，不是宇宙的中心；每個天體都在運動，所謂的靜止是相對的，故A錯誤；B、英國物理學家湯姆生發現了比原子小得多的帶負電荷的電子，從而揭示了原子是有結構的，故B正確；C、鼻子可以聞到醋和醬油的氣味，是因為醋和醬油分子運動到了空氣中，故C錯誤；D、將兩塊表面平滑的鉛塊壓緊后，它們會粘在一起，這表明分子間存在引力，故D錯誤。故選：B。2．（2022?市中區校級模擬）為了揭示大自然的奧秘，科學家們不懈探索。下列說法錯誤的是（）A．湯姆生發現了電子，從而揭示了原子是可以再分的 B．盧瑟福建立了類似行星繞日的核式結構模型 C．近代科學家提出質子和電子都是由被稱為夸克的更小微粒構成的 D．宇宙是一個有層次的天體結構系統，它是有起源的、膨脹的和演化的【答案】C。【解答】解：A、物理學家湯姆生發現了電子，從而揭示了原子是可以再分的（即原子是有結構的），故A正確；B、物理學家盧瑟福和他的同事們根據α粒子散射實驗，提出了類似行星繞日的原子核式結構模型，故B正確；C、近代科學家提出質子和中子都是由被稱為夸克的更小微粒構成的，故C不正確；D、宇宙是一個有層次的天體結構系統，它是有起源的，它在不斷的膨脹中，故D正確。故選：C。3．（2022春?工業園區校級期末）關于粒子和宇宙，下列認識，其中正確的是（）A．春天柳絮紛飛，說明分子在做永不停息的無規則運動 B．酒精和水混合后體積減小，是因為分子間有吸引力 C．根據銀河系的直徑大約為8萬光年，可知光年是時間單位 D．宇宙是一個有層次的天體結構系統，它是有起源的、膨脹的和演化的【答案】D。【解答】解：A、柳絮漫天飛舞屬于固體小顆粒做的機械運動，不能說明分子在永不停息地做無規則運動，故A錯誤；B、酒精與水混合后總體積減小，表明分子間有空隙，故B錯誤；C、光年是光在真空中行走一年的距離，是長度單位，故C錯誤；D、宇宙是由物質組成的，宇宙中有很多的星系，星系中又有很多星體，宇宙是一個有層次的天體結構系，并且處于不斷的演化過程中，故D正確。故選：D。4．（2022秋?南昌期中）如圖所示是人類航天器拍攝的地月同框的照片，據此推斷從航天器的角度看當時日地月三者位置關系可能為（）A．B．C．D．【答案】D。【解答】解：圖中地月都有明亮區域，說明當時日地月三者位置關系不在一條直線上。圖中地球正面較亮，月亮較暗，據此推斷從航天器的角度看當時日地月三者位置關系可能為D。故選：D。5．（2021秋?常山縣期末）2021年5月15日7時18分，我國天問一號著陸巡視器，成功著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區，中國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功，火星屬于（）A．恒星 B．衛星 C．彗星 D．行星【答案】D。【解答】解：太陽系中的第四顆行星是火星，是太陽系中僅次于水星的第二小的行星，為太陽系里四顆類地行星之一，故選項D正確，符合題意。故選：D。6．（2022春?徐州期末）引發天文學革命，使自然科學從神學中解放出來的是哥白尼創立的（）A．地心說 B．日心說 C．大爆炸理論 D．萬有引力理論【答案】B。【解答】解：哥白尼創立了“日心說”，使自然科學從神學中解放出來。故選：B。7．（2022春?雁塔區校級期中）當下“新冠病毒”疫情防控仍不能放松警惕。新冠病毒的直徑約為10﹣7m，原子的直徑約為10﹣9m，以下關于“新冠病毒”及微粒尺度按從大到小排列正確的是（）A．新冠病毒、原子、夸克、質子 B．新冠病毒、原子、質子、夸克 C．原子、新冠病毒、質子、夸克 D．原子、質子、夸克、新冠病毒【答案】B。【解答】解：病毒是由分子構成，分子由原子構成，原子由原子核和電子構成，原子核由質子和中子構成，質子和中子由更小的微粒——夸克構成，按四種微粒按空間尺度，從大到小排列順序是：新冠病毒、原子、質子、夸克。故B正確，ACD錯誤。故選：B。8．（2022秋?沙坪壩區校級月考）今年暑假“新冠”疫情在我市多地點狀發生，配戴醫用口罩可以有效阻止病毒傳播，使用含氯消毒劑能有效殺死病毒。已知“新冠病毒”的直徑約為10﹣7m，原子的直徑約為10﹣9m，下列說法正確的是（）A．病毒在空氣中傳播是擴散現象 B．微粒按照由大到小排列順序為：新冠病毒—原子—質子—原子核 C．人能聞到消毒劑的氣味，是因為分子永不停息地做無規則運動 D．口罩材料分子之間沒有空隙，病毒無法通過【答案】C。【解答】解：A、“新冠病毒”的直徑約為10﹣7m，大于分子的直徑，屬于物質顆粒，故病毒在空氣中傳播不屬于擴散現象，A選項說法錯誤；B、“新冠病毒”的直徑約為10﹣7m，原子的直徑約為10﹣9m，原子是位于原子中央的原子核和核外電子組成，而原子核是由質子和中子構成的，故微粒按照由大到小排列順序為：新冠病毒—原子—原子核—質子，B選項說法錯誤；C、人能聞到消毒劑的氣味，是因為分子永不停息地做無規則運動，故C選項說法正確；D、醫用口罩可以有效阻止病毒傳播，是因為口罩材料分子之間的間隙較小，故D選項說法錯誤。故選：C。9．（2021春?常熟市期末）哈勃望遠鏡使我們感受到宇宙的浩瀚，電子顯微鏡使我們認識到微觀世界的深邃。關于宇宙和粒子，下列說法錯誤的是（）A．電子繞原子核運動與地球繞太陽運動相似 B．用光年表示宇宙時間，用納米量度分子大小 C．宇宙是一個有層次的天體結構系統，它是有起源的、膨脹的和演化的 D．固體、液體很難被壓縮是因為分子間存在排斥力【答案】B。【解答】解：A、原子是由原子核與核外電子組成的，電子繞原子核運動，地球繞太陽運動，兩者相似，故A正確；B、用光年表示宇宙距離，用納米量度分子大小，故B錯誤；C、宇宙是由物質組成的，宇宙中有很多的星系，星系中又有很多星體，宇宙是一個有層次的天體結構系，并且處于不斷的演化過程中，故C正確；D、固體、液體很難被壓縮是因為分子間存在相互作用的排斥力，故D正確。故選：B。二、填空題。10．（2022春?廣陵區期末）根據分子動理論相關知識，回答下列幾個問題：（1）圖甲：將紅墨水滴入水中，過一會兒水變紅了，這是擴散現象，說明分子在不停做無規則運動；（2）圖乙：將兩個表面光滑的鉛塊相互緊壓后，很難被拉開，說明分子間存在引力。（3）圖丙：氣球膨脹時任意兩顆小塑料粒之間的距離都在變大，模擬星系在遠離我們而去，它提供了宇宙膨脹（選填“膨脹”或“塌縮”）的證據。【答案】（1）擴散；不停做無規則運動；（2）引力；（3）膨脹。【解答】解：（1）紅墨水在水中的散開是因為分子在不停地做無規則運動，屬于擴散現象；（2）分子間既有引力也有斥力，圖乙兩個鉛塊磨光后，壓在一起就會粘在一起，這個現象證實了分子間存在相互作用的引力；（3）為了形象地說明宇宙大爆炸，將一個粘有小塑料粒的氣球看著宇宙，小塑料粒看成是宇宙中的天體，氣球膨脹時，任意兩顆小塑料粒之間的距離都在變大，表示宇宙中的天體在相互遠離，它提供了宇宙處于不斷膨脹狀態的證據。故答案為：（1）擴散；不停做無規則運動；（2）引力；（3）膨脹。11．（2022春?姜堰區期末）為了形象地說明宇宙大爆炸，課本上將一個黏有小金屬粒的氣球看成宇宙，如圖所示，將小金屬粒看成是宇宙中的天體，氣球膨脹時，任一小金屬粒周圍的其他金屬粒都在離它遠去。這里主要運用的一種思維方法是類比法（等效法/類比法/轉換法）。【答案】小金屬粒；類比法。【解答】解：為了形象地說明宇宙大爆炸，課本上將一個黏有小金屬粒的氣球看著宇宙，金屬粒看成是宇宙中的天體，氣球膨脹時，任一小金屬粒都在離它遠去，這里運用的是主要思維方法是類比法。故答案為：小金屬粒；類比法。12．（2021春?江寧區校級月考）保持物質化學性質的最小微粒是分子。原子核由質子和中子組成，原子核周圍帶負電的電子繞核運動．宇宙是物質構成的，宇宙是一個有層次的天體系統．【答案】分子；質子；電子；層次。【解答】解：能夠保持物質化學性質的最小微粒是分子；由物質的微觀結構可知，原子中心的原子核由質子和中子組成，原子核周圍帶負電的電子繞核運動；宇宙由大量的不同層次的星系構成。故答案為：分子；質子；電子；層次。13．（2022?青云譜區校級開學）如圖所示的是太陽系模擬圖，行星們在各自的固定軌道上圍繞恒星太陽運轉，這與盧瑟福的核式結構模型十分相似，其中，原子核相當于太陽，繞核運動的電子就相當于行星。【答案】盧瑟福；電子。【解答】解：行星們在各自的固定軌道上圍繞恒星太陽運轉，這與盧瑟福的核式結構模型十分相似，其中，原子核相當于太陽，繞核運動的電子就相當于行星。故答案為：盧瑟福；電子。14．（2022春?遵義期末）閱讀下列材料，回答問題：航天飛船返回艙返回艙又稱座艙，它是航天員的“駕駛室”，是航天員往返太空時乘坐的艙段，為密閉結構，前端有艙門。載人飛船完成預定任務后，載有航天員的返回艙要返回地球，整個返回過程需要經過4個階段。飛船通過調姿、制動、減速，從原飛行軌道進入返回軌道的階段稱制動離軌段。返回艙像一個上面窄下面寬的大鐘，在返回的過程中，通過發動機姿態的調整，以大底朝前的姿勢返回地球。飛船從離開原運行軌道到進入大氣層之前，空氣阻力很小，主要是在地球引力的作用下呈自由飛行狀態，因此，這個階段稱為自由下降段或過渡段。飛船返回時從離軌時的真空環境再次進入大氣層，這個階段稱為再入段。再入大氣層的高度一般為80～100km。在進入大氣層的時候，返回艙以數千米每秒的速度與大氣層發生劇烈的摩擦，燃起2000多攝氏度高溫的火焰。在降落的過程中，氣體和返回艙表面被燒蝕的防熱材料發生電離，形成包裹住返回艙的等離子區，使返回艙與外界的無線電通信信號極大地衰減，造成地面與飛船之間的無線電通信中斷，這段時間被稱為“黑障區”。在距離地面40km左右高度的時候，飛船基本脫離“黑障區”。返回艙從打開降落傘到著陸這個過程稱為著陸段，隨著高度的下降和速度的減小，返回艙所受到的空氣阻力與地球引力漸趨平衡，返回艙以大約200m/s的速度勻速下降。但如果返回艙以這個速度沖向地面、后果將不堪設想，所以必須使返回艙進一步減速，因此，在距地面10km左右高度時，降落傘打開，這時候飛船的速度會進一步減小，在距地面1m左右時，啟動反推發動機，產生一個反推力，使返回艙實現軟著陸。（1）載人飛船完成預定任務后，載有航天員的返回艙要返回地球，整個返回過程需要經過制動離軌、自由下降段或過渡段、再入大氣層和著陸4個階段；（2）返回艙在著陸階段利用了哪些力使其速度減慢并安全著陸的？答：空氣阻力與反推力（至少答出兩個力）。【答案】（1）自由下降段或過渡段；（2）空氣阻力與反推力。【解答】解：由題中信息知：（1）載人飛船完成預定任務后，載有航天員的返回艙要返回地球，整個返回過程需要經過制動離軌、自由下降段或過渡段、再入大氣層和著陸4個階段；（2）返回艙在著陸階段利用了空氣阻力使其速度減慢，且在距地面lm左右時，啟動反推發動機，產生一個反推力，使返回艙實現軟著陸。故答案為：（1）自由下降段或過渡段；（2）空氣阻力與反推力。三、解答題。15．（2022?貴陽）我國自主研發的“嫦娥號”和“祝融號”已分別成功登陸月球和火星。未來人們對宇宙的探索會不斷深入，假如你是航天員，你想登錄宇宙中的哪顆星球，并希望發現什么？（舉出一例即可）【解答】答：假如我是航天員，我想登錄火星，探索火星地面附近大氣壓的大小。16．（2021春?朝陽區期末）請根據下述材料，回答下列問題：奔向火星“天何所沓？十二焉分？日月安屬？列星安陳？”愛國詩人屈原以長詩《天問》發出對天地、自然及人世間一切事物現象的疑問，表現了詩人追求真理的探索精神。“天問一號”探測器帶著先人千年的夢想于2020年7月23日踏上飛向火星的旅途，2021年5月15日成功著陸火星表面。我國成為首個通過一次發射，完成“環繞、著陸、巡視探測”任務的國家。在太陽系中，地球和火星圍繞太陽周而復始地做橢圓運動，如下左圖所示。探測器如何從地球到達火星呢？從一個天體的引力范圍到另一個天體的引力范圍的軌道叫做轉移軌道