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2024 新版科学七上第 3 章第 3 节人类对字宙的探索 2
1．宇宙中的天体都历经诞生、成长、成熟到衰老、死亡的缓慢演化过程。如图是人类首次 拍
摄到的黑洞照片。下列说法错误的是（ ）
A．黑洞是客观存在的天体
B．黑洞是一种密度极小的天体
C．光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用
D．演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星
2．小科通过微信公众号“胜哥课程”知道了太阳系的形成过程，下面叙述正确的是（ ）
A．太阳系是由一块星云收缩形成的
B．太阳系是由多块星云收缩，形成太阳和八大行星
C．太阳系是由星系爆炸形成的
D．太阳系是由星系分离出来的
3．天文学家认为，恒星在诞生之初会像人类的同卵多胞胎一样有着一个或多个孪生“兄弟”。
天文学家通过一系列分析后发现，一颗编号为“HD 162826”的恒星为太阳的孪生“兄弟”。以
下不能用以确认“HD 162826”为太阳孪生“兄弟”身份的是（ ）
A．质量和太阳相近 B．年龄和太阳相同
C．化学成分和太阳相似 D．形成位置和太阳吻合
4．研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息，推测下列四种恒星中
寿命最长的是( )
恒星 质量(与太阳相比的倍数)
天狼 A 星 2.14
天狼 B 星 1.05
织女星 2.13
牛郎星 1.79
A．天狼 A 星 B．天狼 B 星 C．织女星 D．牛郎星
5．小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《超新星的爆炸》科学视频。超新星的热核爆
炸表示了这颗恒星的演化阶段是( )
A．诞生期 B．壮年期 C．死亡期 D．任何时期都可能
6．小科通过微信公众号“胜哥课程”知道了质量是太阳 50 倍的的恒星最终会变成（ ）
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A．黑矮星 B．黑洞 C．白矮星 D．超新星
7．小科通过微信公众号“胜哥课程”知道了质量是太阳 5 倍的恒星最终会变成（ ）
A．主序星 B．太阳 C．红巨星 D．黑矮星
8．小科通过微信公众号“胜哥课程”了解恒星的相关知识，下列说法不正确的是（ ）
A．一颗恒星的寿命取决于它的质量
B．质量大的恒星可用以燃烧的核燃料较多，因此它们的寿命比较长
C．当恒星步入“老年时期”，恒星的核心将开始收缩，而其外层部分则开始膨胀就会成为
一颗红色的巨星或超巨星
D．巨星和超巨星可能爆炸成为超新星
9．小科通过 “胜哥课程”知道了找北极星的方法，在晚上八九点钟，面向 星空 ，
先找到 星座，把北斗七星中 的两星连线，并朝斗口方向延伸 距离，
就可找到北极星。其斗柄在不同季节指向不同：春天斗柄朝 ，夏天斗柄朝 ，秋天
斗柄朝 ，冬天斗柄朝 。
10．恒星内部的 核发生 反应，生成氦并释放 。恒星的稳定主序星阶
段能够持续的时间长短与 有关， 越大，时间越 。太阳的主序星阶
段约 100 亿年。太阳已存在约 50 亿年。恒星约 90%的 都处于主序星阶段。
11．宇宙中存在着各种各样的天体，科学家根据它们体积、质量、运动规律等存在的相似性
和差异性，分成行星、 、星团、 等不同的天体层次。我们生活的地球
是一颗 ，它和月球构成了地月系，而由太阳、八大行星及其卫星等天体构成的更
大的天体系统是 。
12．图示为太阳从“出生”(A 点)到“死亡”的生命阶段。
（1） 现在，我们每天看到的太阳大约处在图中的 (选填“A”“B”“C”或“D”)点。
（2） 在 DE 段太阳将形成 。
（3） EF 段，太阳将演化成为一颗 ，最终太阳将慢慢“熄灭”，成为 。
13．如图展示了恒星的质量与它的寿命的关系，恒星寿命指恒
星在耗尽燃料之前所能存在的时间。由图可知，质量比太阳大
的恒星，其寿命比太阳 ；一个质量是太阳 0.8 倍的恒
星大约能存在 亿年；一个质量是太阳 1.7 倍的恒星大
约能存在 亿年。
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答案
1.B 2.A 3.A 4.B 5.C 6.B 7.D 8.B
9. 北天； 大熊； 斗前； 5 倍； 东； 南； 西； 北；
10. 氢（轻）； 聚变； 能量； 质量； 质量； 短； 生命周期
11. 恒星；星系；行星；太阳系
12.（1）C
（2）红巨星
（3）白矮星；黑矮星
13. 短； 130； 30
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第3章 广袤浩瀚的宇宙
第3节 人类对字宙的探索
2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，航天员为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课，并通过视频与地面课堂师生进行实时互动交流。“天宫课堂”对于培养青少年科学精神、激发探索浩瀚宇宙的兴趣具有独特优势。
人类为什么孜孜不倦地
探索宇宙？探索宇宙有哪些
发现？
第2课时 星系、恒星
第3节 人类对字宙的探索
三、银河系和河外星系
宇宙有多大？
最初人们认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、5颗行星和6000多颗静止不动的恒星构成了宇宙。
宇宙由银河系等星系组成，银河系由几千亿颗像太阳一样的恒星组成。
地球位于银河系的何处？
银河系有多大？
它的中心在哪里？
当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河系內部观察我们生存的这个星系的中心。
太阳系在银河系中
星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。
天文学家把大多数星系分为三类:旋锅星系、椭圆星系和不规则星系。
银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构。我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。
银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。银河系的直径约为1.0×105光年，中心厚度约为1.2×104光年，自中心向边
缘逐渐变薄。太阳只是银河
系内几千亿颗恒星中的一颗
普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6× 104光年，约2. 4亿年绕银河系中心转一圈。恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。
太阳不在银河系的中心，人类又一次破除了自己位于宇宙中心的观念。
银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。如图显示了不同尺度的天体所横跨的范围。
仙女座星系(M31)
天文学家很早就意识到银河系外有其他星系。
1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。
1. 面向北天星空 ，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗状， 很容易认出。其斗柄在不同季节指向不同：在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。
P122
宇宙中有上千亿个星系，每个星系中含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。
今天，我们对宇宙的理解
已跨越浩瀚的星际空间，
延伸到了我们所见的整个
宇宙。然而，这些发现，
无论大小，都是无数科学
家努力探索的成果，是一代代科学家智慧的结晶。
图中每个可见的光点都可能是一个遥远的星系
“时光回溯”
遥远天体发出的光，有的需要几百万年甚至几十亿年才能到达地球。在更先进望远镜的帮助下，科学家就可以从事更早年代的宇宙研究。例如，仙女星系到地球的距离约为250万光年，即仙女星系发出的光需要传播250万年才能到达地球，也就是说，我们现在看到的仙女星系，是它们在250万年前发出的光，光信息记录的是250万年前仙女星系上的事件。
四、恒星
太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的过程。 太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。
恒星与太阳的诞生过程基本相似。
随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。
当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放能量，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。恒星的稳定主序星阶段能够持续多长时间呢？像太阳这样的恒星的主序星阶段可持续约100亿年。太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。
P126
1.如图展示了恒星的质量与它的寿命的关系。恒星寿命指恒星在耗尽燃料之前能存在的时间。
2.一颗质量是太阳0.8倍的恒星能存在多久？一颗质量是太阳1.7倍的恒星又能存在多久？
答：质量是太阳0.8倍的恒星能存在约130亿年。
质量是太阳1.7倍的恒星能存在约30亿年。
3.描述恒星的质量与它的寿命的一般关系。
答：一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。
恒星是不会永久存在的。
大约50亿年后，太阳中心缺少足够的氢时，太阳的球核将开始收缩，太阳外层的氢继续变成氦，星体急剧扩大，变成红色，形成红巨星。
当太阳膨胀到接近火星轨道时，将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段持续大约10亿年时间，亮度升高到今天的近1万倍。
红巨星不断地把外层物质抛向太空，在星体周围形成行星状星云，它的核聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环，而球核进一步收缩， 形成体积极小、密度很大的白矮星。最后，太阳将慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成星云的一部分，留在宇宙中，进入新的循环。
了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？
答：太阳的演化过程不仅让我们对恒星的形成、演化和灭亡有了更深刻的理解，也让我们意识到宇宙的广阔无垠和生命的脆弱。在面对宇宙的浩瀚与生命的渺小之间，人类需要更加珍惜和保护我们唯一的家园——地球，同时积极探索宇宙，寻找可能的生存空间，以应对未来可能的环境挑战
P125
与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。
如果恒星的质量介于1~8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星；
如果恒星的质量是太阳质量的10~20倍，它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。
1054年，我国发现并记录的超新星爆发，史称“客星”。蟹状星云即在这次爆发后诞生，这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。
当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压力，物质被“压成了更为神奇的天体——黑洞。 黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。
恒星的演化
大质量恒星的消亡过程和太阳有什么不同？
答：大质量恒星，过了主序星阶段后，体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星或黑洞。
2019年，我国天文学家依托自生研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。
2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的
首张照片。银河系中心黑
洞跑离地球约2.7×104光
年之遥。
恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。
中子星，是处于演化后期的恒星。当恒星的质量大于8倍太阳质量时，它就有可能变为中子星。中子星并不是恒星的最终状态，它还会进一步演化为不发光的黑矮星。
中子星小得很、典型的中子星直径只有20km，但密度很大，1cm3的质量最高可达几十亿吨，由于巨大的质量产生了强大的引力。脉冲星(中子星的一种)的中心压力可达到1×1028个大气压，比地心压力大3×1021倍，比太阳中心压力大3×1016倍。
图3.3-21 中子星从极点喷发强大气流
中子星的能量辐射是太阳的近100万倍，它在Is内辐射的总能量若全部转化为电能，就够目前我们地球用几十亿年。中子星的表面温度可达到1×107℃，中心温度还要高数百万倍。
银河系内中子星的总数至少在20万颗以上。
1.星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。
2. 星系有三类:旋锅星系、椭圆星系和不规则星系。
3.北斗七星在天空中呈斗状。其斗柄在不同季节指向不同:在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。
4.恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并释放能量。
5.恒星的生命周期
1.银河系绝大多数恒星和星际物质---( )
A. 集中分布在银河系边缘 B. 集中分布在银河系中心
C. 均匀分布在银河系中 D. 集中分布在银河系中心平面附近
D
2.该图中①、②、③、④四幅图分别表示不同级别的天体系统，名称依次是---( )
A. ①银河系 ②河外星系 ③太阳系 ④地月系 B. ①总星系 ②银河系 ③太阳系 ④地月系
C. ①总星系 ②银河系 ③河外星系 ④地月系 D. ①地月系 ②太阳系 ③银河系 ④总星系
B
3.天体系统的层次，从小到大排列顺序正确的是---（ ）
A. 太阳系、地月系、银河系、总星系
B. 银河系、太阳系、河外星系、总星系
C. 地月系、银河系、总星系、河外星系
D. 地月系、太阳系、银河系、总星系
D
4.我们一般根据下面哪种特征来区分夜空中观察到的恒星与行星---( )
A. 是否能自己发光
B. 是否绕着太阳转动
C. 亮度的高低
D. 在夜空中的相对位置是否变化
行星，通常指自身不发光，环绕着恒星的天体。因为一般情况下很难看出它是否自己在发光。所以古代人们把位置相对不变化的叫做恒星，而位置变化明显的叫做行星。
D
5.从正面和侧面看，银河系的形状分别是---( )
A. 球状、平面状 B. 车轮状旋涡系统、主体像一个中间凸起的大透镜
C. 都为车轮状旋涡系统 D. 都为平面状
B
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