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14.1 浩瀚的宇宙
知识梳理
从“地心说”到“日心说”
公元2世纪，托勒玫提出了“地心说”——地球处于宇宙的中心并静止不动，太阳、其他行星和卫星都围绕地球转动。
16世纪，哥白尼通过30多年的观察与分析，在他的《天体运行论》一书中提出了“日心说”——太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕着太阳按一定的周期运动。
星空世界
宇宙是一个有层次的天体系统，这一系统层次由高到低可分为：宇宙→超星系团→星系团→星系→恒星→行星→卫星。
地月系：地球及其卫星（月球）组成地月系。月球绕地球的轨道直径约为7.7×105km。
太阳系：太阳、八大行星（冥王星被归为矮行星）及其卫星、小行星、彗星、流星体和星际物质组成太阳系。其中太阳是太阳系中唯一的一颗恒星，地球是太阳系中一颗普通的行星。
银河系：它是由群星和弥漫物质集合而成的一个庞大的天体系统。在银河系中，像太阳这样的恒星有2000多亿颗。
河外星系：在银河系以外，还有大约1000亿个同银河系相类似的天体系统，称为河外星系。其中紧靠银河系的星系是仙女星系，它距离我们超过200万光年。
“量天尺”的单位——光年
天文学中，天体之间相距遥远，用m、km作为距离单位显得太小，很不方便，为此采取一些特殊长度作为距离单位。例如：人们将光在真空中行进一年所经过的距离称为1光年(1，y.)。
基础训练
一、单选题
1．关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是（　　）
A．摩擦起电说明电子是可以再分的 B．海绵容易被压缩，说明分子间隙大
C．托勒密通过观察创立了日心说 D．宇宙是一个有层次的天体结构系统
2．2021年10月14日，我国成功发射“羲和号”探测卫星。卫星围绕太阳运行并展开探测，至今已将大量图片信息传回地球，下列说法中错误的是（　　）
A．该卫星探测的太阳是宇宙的中心
B．该卫星利用电磁波将图片信息传回地球
C．该卫星表面材料的隔热性能极佳
D．该卫星的太阳能板将太阳能转化为电能
3．下列说法中正确的是（　　）
A．电脑通过Wi﹣Fi上网时，即接受电磁波，又发射电磁波
B．核能、太阳能、天然气都是可再生能
C．LED灯具中的发光二极管由超导体材料制成
D．光纤通信利用超声波传递信息的
4．地球、太阳系、电子、原子按空间尺度从大到小的排列顺序是（　　）
A．太阳系—地球—电子—原子
B．电子—原子—地球—太阳系
C．太阳系—电子—原子—地球
D．太阳系—地球—原子—电子
5．如图的示意图中，能反映宇宙银河系、太阳系之间大小关系的是（　　）
A． B．
C． D．
6．下列能中，属于非清洁能的是（　　）
A．风能 B．煤炭 C．水能 D．太阳能
7．关于粒子和宇宙，下列说法不正确的是（　　）
A．摩擦起电的实质是电子的转移
B．分子间仅存在吸引力，不存在排斥力
C．宇宙中天体的位置不是恒定不变的
D．物体温度降低，分子的无规则运动速度减慢
8．关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是（　　）
A．在天文学中，用“光年”作为时间单位
B．摩擦起电的过程中，带正电的物体得到了质子
C．宇宙是有层次的天体结构体系，处于膨胀之中
D．太阳是宇宙的中心，地球是太阳的一颗行星
9．北京冬奥会上使用的氢燃料火炬、防刺防切割面料运动服、紫外线消毒机器人，智慧AR导航系统，体现了科技冬奥、绿色环保的理念。以下分析错误的是（　　）
A．紫外线具有显著的热效应
B．防刺防切割面料具有超弹、超韧和超强等性能
C．氢燃料是绿色环保无污染能
D．智慧AR导航利用电磁波传递信息
10．人类对天体的认识是不断深入、不断完善的。下列天体系统关系图正确的是（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
11．如图实验所示，根据粒子和宇宙相关知识回答问题：
（1）图甲中，将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一个砝码都不能把它们拉开，这个实验现象说明了_________；
（2）图乙中，往装有50cm3水的量筒中注入50cm3的酒精，水和酒精混合后的总体积_____（大于/小于/等于）100cm3。这说明_________；
（3）图丙是小华模拟宇宙膨胀的实验，气球上的小圆点可以看成是宇宙中的天体，充气使气球不断膨胀时，任意两个小圆点之间的距离都在_____。在实际的观察中，天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，这一现象说明星系在逐渐_____（靠近/远离）我们。大多数科学家认为宇宙诞生于距今约137亿年前的一次___________。
12．2021年10月14日，我国首颗太阳探测卫星“羲和号”成功发射，标志着我国正式步入“探日”时代，实现太阳探测“零的突破”。太阳能属于_______次能，也是可再生能。冬天人们喜欢在户外“晒太阳”，这是利用_______的方式改变人体的内能。
13．现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机，将汽车的______能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，永远运动下去，这种观念违背了______。
14．2021年10月14日，“羲和号”探日卫星顺利升空，实现了我国太阳探测零的突破。太阳的巨大能量是内部______（选填“核聚变”或“核裂变”）产生的。
15．宇宙在膨胀，我们可以用如图的实验来理解这一事实：在一只气球上黏一些小金属粒，这些小金属粒可看成是宇宙中的______ ，对气球打气，当气球膨胀时，任意两个金属粒间的距离都在_____，这里主要运用的一种思维方法是______ （选填“等效法”、“类比法”或“转换法”）。
三、计算题
16．2019年1月3日，嫦娥四号探测器从距离月面15公里开始实施动力下降，将速度从每秒约1.7公里减到0（即悬停状态），最终成功着陆，当天着陆器释放玉兔二号月球车，开始月面巡视探测．请回答下列问题：
（1）悬停时，嫦娥四号受到向上的推力__________自身的重力．（填“大于”、“等于”或“小于”）
（2）月球表面有着较厚的“月壤”（岩石风化物），影响“月壤”形成的因素最有可能的是_________
A．生物 B．流水 C．温度 D．风力
（3）“玉兔二号”总质量，共有6个轮子，假设每个轮子与月球表面接触面积为，月球表面重力约为地球的，求月球车对某处水平平整月球表面的压强大约是多少帕____？（结果保留整数）14.1 浩瀚的宇宙
知识梳理
从“地心说”到“日心说”
公元2世纪，托勒玫提出了“地心说”——地球处于宇宙的中心并静止不动，太阳、其他行星和卫星都围绕地球转动。
16世纪，哥白尼通过30多年的观察与分析，在他的《天体运行论》一书中提出了“日心说”——太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕着太阳按一定的周期运动。
星空世界
宇宙是一个有层次的天体系统，这一系统层次由高到低可分为：宇宙→超星系团→星系团→星系→恒星→行星→卫星。
地月系：地球及其卫星（月球）组成地月系。月球绕地球的轨道直径约为7.7×105km。
太阳系：太阳、八大行星（冥王星被归为矮行星）及其卫星、小行星、彗星、流星体和星际物质组成太阳系。其中太阳是太阳系中唯一的一颗恒星，地球是太阳系中一颗普通的行星。
银河系：它是由群星和弥漫物质集合而成的一个庞大的天体系统。在银河系中，像太阳这样的恒星有2000多亿颗。
河外星系：在银河系以外，还有大约1000亿个同银河系相类似的天体系统，称为河外星系。其中紧靠银河系的星系是仙女星系，它距离我们超过200万光年。
“量天尺”的单位——光年
天文学中，天体之间相距遥远，用m、km作为距离单位显得太小，很不方便，为此采取一些特殊长度作为距离单位。例如：人们将光在真空中行进一年所经过的距离称为1光年(1，y.)。
基础训练
一、单选题
1．关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是（　　）
A．摩擦起电说明电子是可以再分的 B．海绵容易被压缩，说明分子间隙大
C．托勒密通过观察创立了日心说 D．宇宙是一个有层次的天体结构系统
【答案】D
【详解】A．摩擦起电的实质是电子的转移，而不是创造了电荷，故A错误；
B．海绵很容易被压缩，是因为海绵多孔的结构，不能说明分子间有间隙，故B错误；
C．古希腊天文学家托勒密提出以地球为中心的宇宙模型，简称“地心说”；近代波兰科学家哥白尼提出以太阳为中心的宇宙模型，简称“日心说”，故C错误；
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，是有起的、膨胀的和演化的，故D正确。
故选D。
2．2021年10月14日，我国成功发射“羲和号”探测卫星。卫星围绕太阳运行并展开探测，至今已将大量图片信息传回地球，下列说法中错误的是（　　）
A．该卫星探测的太阳是宇宙的中心
B．该卫星利用电磁波将图片信息传回地球
C．该卫星表面材料的隔热性能极佳
D．该卫星的太阳能板将太阳能转化为电能
【答案】A
【详解】A．太阳是太阳系的中心，太阳系是银河系的一员，银河系又是宇宙中的一个星系，太阳不是宇宙的中心，宇宙是没有中心的，故A错误，符合题意；
B．电磁波可以在真空中传播，卫星是通过电磁波来传递信息的，故B正确，不符合题意；
C．卫星表面材料的隔热性能极佳，它可以在返回大气层时保护返回舱不因高温而烧毁，故C正确，不符合题意；
D．卫星带有太阳能电池帆板可把太阳能转化为电能，故D正确，不符合题意。
故选A。
3．下列说法中正确的是（　　）
A．电脑通过Wi﹣Fi上网时，即接受电磁波，又发射电磁波
B．核能、太阳能、天然气都是可再生能
C．LED灯具中的发光二极管由超导体材料制成
D．光纤通信利用超声波传递信息的
【答案】A
【详解】A．电脑能够方便地使用Wi﹣Fi上网，它传递信息依靠的是电磁波，既能发射电磁波也能接收电磁波，故A正确；
B．核能、天然气不能在短时间内形成是不可再生能，太阳能可以不断的获得是可再生能，故B错误；
C．LED灯具中的发光二极管具有单向导电性，是半导体材料制成的，故C错误；
D．光纤通信是利用电磁波来传递信息，故D错误。
故选A。
4．地球、太阳系、电子、原子按空间尺度从大到小的排列顺序是（　　）
A．太阳系—地球—电子—原子
B．电子—原子—地球—太阳系
C．太阳系—电子—原子—地球
D．太阳系—地球—原子—电子
【答案】D
【详解】距今，科学家们只发现地球上存在生物体，地球是围绕在太阳周围的一颗行星，而太阳系只是银河系中的一个星系，而电子和原子核构成原子，原子核几乎集中了整个原子的质量，原子构成分子，分子构成了物体。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
5．如图的示意图中，能反映宇宙银河系、太阳系之间大小关系的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】宇宙、银河系、太阳系三者之间从大到小的排列顺序依次为：宇宙、银河系、太阳系。
故选C。
6．下列能中，属于非清洁能的是（　　）
A．风能 B．煤炭 C．水能 D．太阳能
【答案】B
【详解】风能，水能，太阳能使用时不排放污染物，能够直接用于生产生活，它们属于清洁能，煤炭使用时产生大量污染物污染环境，是非清洁能，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
7．关于粒子和宇宙，下列说法不正确的是（　　）
A．摩擦起电的实质是电子的转移
B．分子间仅存在吸引力，不存在排斥力
C．宇宙中天体的位置不是恒定不变的
D．物体温度降低，分子的无规则运动速度减慢
【答案】B
【详解】A．摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到了另一物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故A正确，不符合题意；
B．分子间既有引力，又有斥力，故B错误，符合题意；
C．大到天体、小到微观粒子都在不停地运动，宇宙中天体的位置在不停的变化，故C正确，不符合题意；
D．温度越高，分子无规则运动越剧烈，温度越低，分子无规则运动越缓慢，故D正确，不符合题意。
故选B。
8．关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是（　　）
A．在天文学中，用“光年”作为时间单位
B．摩擦起电的过程中，带正电的物体得到了质子
C．宇宙是有层次的天体结构体系，处于膨胀之中
D．太阳是宇宙的中心，地球是太阳的一颗行星
【答案】C
【详解】A．在天文学中，用“光年”作为长度单位，故A错误；
B．摩擦起电的过程中，带正电的物体失去了电子，故B错误；
C．宇宙是有层次的天体结构体系，处于不断膨胀之中，故C正确；
D．太阳是太阳系的中心，太阳系是银河系中的一个星系，地球是太阳的一颗行星，故D错误。
故选C。
9．北京冬奥会上使用的氢燃料火炬、防刺防切割面料运动服、紫外线消毒机器人，智慧AR导航系统，体现了科技冬奥、绿色环保的理念。以下分析错误的是（　　）
A．紫外线具有显著的热效应
B．防刺防切割面料具有超弹、超韧和超强等性能
C．氢燃料是绿色环保无污染能
D．智慧AR导航利用电磁波传递信息
【答案】A
【详解】A．紫外线化学效应强，能杀菌，常用来制成消毒灯；故A错误，符合题意；
B．运动服面料具有超弹、超韧和超强等性能，所以能防刺防切割，故B正确，不符合题意；
C．氢燃料的使用不会产生环境污染物，所以它是绿色环保无污染能，故C正确，不符合题意。
D．电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播，广播、电视、移动通信、卫星导航系统都是用电磁波传递信息的，故D正确，不符合题意。
故选A。
10．人类对天体的认识是不断深入、不断完善的。下列天体系统关系图正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】目前的宇宙是指人类目前能够观测的宇宙范围，随着观测手段和技术的提高，人类观测到的宇宙范围不断拓展，我们所认识宇宙的范围会逐渐增大；根据所学知识可知，天体系统由小到大依次为地月系<太阳系<银河系<总星系，故C正确，ABD错误。
故选C。
二、填空题
11．如图实验所示，根据粒子和宇宙相关知识回答问题：
（1）图甲中，将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一个砝码都不能把它们拉开，这个实验现象说明了_________；
（2）图乙中，往装有50cm3水的量筒中注入50cm3的酒精，水和酒精混合后的总体积_____（大于/小于/等于）100cm3。这说明_________；
（3）图丙是小华模拟宇宙膨胀的实验，气球上的小圆点可以看成是宇宙中的天体，充气使气球不断膨胀时，任意两个小圆点之间的距离都在_____。在实际的观察中，天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，这一现象说明星系在逐渐_____（靠近/远离）我们。大多数科学家认为宇宙诞生于距今约137亿年前的一次___________。
【答案】 分子间有引力 小于 分子间有间隙 增大 远离 大爆炸
【详解】（1）[1]将两个底面平整、干净的铅柱紧压后，两个铅柱的底面分子之间的距离比较大，表现为引力，使两个铅柱结合在一起，即使下面吊一个重物也不会将它们拉开。\
（2）[2][3]水分子和酒精分子在不停地做无规则的运动，往装有50cm3水的量筒中注入50cm3的酒精，水和酒精混合后的总体积小于100cm3，酒精分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中，说明分子间存在着间隙。
（3）[4]宇宙膨胀学说提出：我们可以假设宇宙是一个正在膨胀的气球，而星系是气球表面上的点，气球上斑斑点点，随着气球被吹胀，任意两个小圆点之间的距离都在增大。
[5]后来科学家借助天文望远镜对宇宙有了更深的认识，天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，称之为谱线“红移”，这一现象说明星系在远离我们运动。
[6]根据宇宙大爆炸理论可推知，宇宙诞生于距今约137亿年前的一次原始火球大爆炸。
12．2021年10月14日，我国首颗太阳探测卫星“羲和号”成功发射，标志着我国正式步入“探日”时代，实现太阳探测“零的突破”。太阳能属于_______次能，也是可再生能。冬天人们喜欢在户外“晒太阳”，这是利用_______的方式改变人体的内能。
【答案】 一 热传递
【详解】[1]太阳能是从自然界直接获取的，属于一次能。
[2]冬天，人们在户外晒太阳“取暖”，太阳放出热量，人吸收热量，这是通过热传递方式改变了人体的内能。
13．现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机，将汽车的______能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，永远运动下去，这种观念违背了______。
【答案】 机械 能量守恒定律
【详解】[1] 运动的汽车具有机械能，刹车时带动发电机，把汽车的机械能转化为电能储存起来。
[2]能量既不会消灭也不会创生，能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律，汽车一边行驶，一边发电，永远运动下去的观念违背了能量守恒定律，不可能实现。
14．2021年10月14日，“羲和号”探日卫星顺利升空，实现了我国太阳探测零的突破。太阳的巨大能量是内部______（选填“核聚变”或“核裂变”）产生的。
【答案】核聚变
【详解】太阳能内部是由较轻的原子核在高温的条件下发生聚变而释放核能。
15．宇宙在膨胀，我们可以用如图的实验来理解这一事实：在一只气球上黏一些小金属粒，这些小金属粒可看成是宇宙中的______ ，对气球打气，当气球膨胀时，任意两个金属粒间的距离都在_____，这里主要运用的一种思维方法是______ （选填“等效法”、“类比法”或“转换法”）。
【答案】 天体 变大 类比法
【详解】[1][2]气球表面上的金属粒相当于宇宙中的天体，气球相当于宇宙；向气球充气时，气球膨胀，可以观察到其表面金属粒之间的距离在变大。即整个宇宙体积的变大，使恒星之间的距离在变大。
[3]在这个实验中，气球相当于宇宙，金属粒相当于天体。用到的是类比法。
三、计算题
16．2019年1月3日，嫦娥四号探测器从距离月面15公里开始实施动力下降，将速度从每秒约1.7公里减到0（即悬停状态），最终成功着陆，当天着陆器释放玉兔二号月球车，开始月面巡视探测．请回答下列问题：
（1）悬停时，嫦娥四号受到向上的推力__________自身的重力．（填“大于”、“等于”或“小于”）
（2）月球表面有着较厚的“月壤”（岩石风化物），影响“月壤”形成的因素最有可能的是_________
A．生物 B．流水 C．温度 D．风力
（3）“玉兔二号”总质量，共有6个轮子，假设每个轮子与月球表面接触面积为，月球表面重力约为地球的，求月球车对某处水平平整月球表面的压强大约是多少帕____？（结果保留整数）
【答案】 等于 C
【详解】(1)[1]悬停时，嫦娥四号处于平衡状态，因此嫦娥四号受到向上的推力等于自身的重力；
(2)[2]月壤是古老的玄武类岩石在外力风化作用下形成的，月球的风化作用主要是通过温度来实现，故C项符合题意、ABD项不符合题意；
(3)[3]月球车对某处水平平整月球表面的压力是：
月球车与某处水平平整月球表面的接触面积是：
月球车对某处水平平整月球表面的压强大约是：
【点睛】本题考查了二力平衡的应用、“月壤”的形成以及压强的计算，要注意物体在月球上受到的重力与地球上的不同．

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