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第十六章　永恒的探索：
宇宙和粒子
第一节　浩瀚的宇宙
第二节　探索微观世界的历程
课前自主预习
课堂分类训练
课后巩固提升
目
录
快　
远离　
卫星
行星　
恒星　
不是
太阳　
太阳　
一、浩瀚的宇宙
1．光年是一个________单位。
2．太阳系以________为中心，地球等行星围绕________转动。太阳________(选填“是”或“不是”)宇宙的中心。
3．________是指本身能发光发热的天体，________是指本身不发光、环绕着恒星运行的天体，________是指本身不发光、环绕着行星运行的天体，彗星是星际间物质。
4．所有河外星系都在________银河系而去，而且离我们越远的星系退行得越________。这就是说，宇宙处于普遍的________之中。
长度
课前自主预习
膨胀
夸克
中子
质子　
电子　
原子核　
核式结构
卢瑟福　
原子
二、探索微观世界的历程
5．汤姆孙发现了________，从而揭示了________并不是物质的不可再分的最小单元。
6．__________通过著名的α粒子散射实验，提出了原子的____________模型。
7．原子由带正电的__________和带负电的________构成。原子核由带正电的________和不带电的________组成。
8．盖尔曼提出了________模型。
电子　
课堂分类训练
知识点一　浩瀚的宇宙
1．(多选)北京时间2021年5月15日，我国天问一号探测器成功登陆火星，火星上首次留下中国人的印迹。关于人类对宇宙的认识，下列说法正确的是(　　)。
A．火星是太阳系中的一颗行星
B．火星是太阳系的中心
C．太阳是银河系中的普通一员
D．太阳是宇宙中唯一发光的天体
AC
2．人类对天体的认识是不断深入、不断完善的。如图16－1－1所示的天体系统关系图正确的是(　　)。
图16－1－1
C
知识点二　探索微观世界的历程
3．关于微观粒子，下列说法正确的是(　　)。
A．原子是由质子和中子构成的
B．同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥
C．只有固体分子之间存在斥力
D．质子、原子核、原子是按照空间尺度由小到大的顺序排列的
D
4.1897年，汤姆孙发现了原子内有带负电的电子，而原子是呈电中性的，由此推测，原子内还有带正电的物质。在此基础上，经过卢瑟福等科学家的不断修正和完善，建立了现代原子结构模型。图16－1－2是小科整理的物质微观构成关系图，则汤姆孙当年推测的“带正电的物质”相当于图中的(　　)。
图16－1－2
A．甲　　B．乙　　C．丙　　D．丁
B
课后巩固提升
基础巩固(A组)
1．关于大爆炸理论，下列说法错误的是(　　)。
A．宇宙起源于大约137万年前的一次大爆炸生成的“原始火球”
B．该理论认为，“原始火球”的温度和密度高得无法想象
C．“原始火球”的爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降
D．根据该理论可推知，所有星系都在远离我们而去
A
2．关于宇宙和粒子，下列说法正确的是(　　)。
A．太阳东升西落，说明地球是宇宙的中心
B．固体很难被压缩，说明分子间没有间隙
C．电子的发现表明原子是可以再分的
D．用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，是因为橡胶棒失去了电子
C
3．关于宇宙和粒子，下列说法正确的是(　　)。
A．质子的发现表明原子核是可以再分的
B．雾霾满天说明固体分子在不停地运动
C．地球等行星绕太阳运行，太阳是宇宙的中心
D．质子、中子和电子就像行星绕太阳运行一样绕着原子核运动
A
4．人类从未停止过对宇宙和粒子的探索，下列说法正确的是(　　)。
A．地球等行星绕太阳运行，说明太阳是宇宙的中心
B．病毒、质子、原子核、原子是按照空间尺度由小到大的顺序排列的
C．用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷
D．目前宇宙处于既不膨胀也不收缩的稳定状态
C
5．下列说法错误的是(　　)。
A．宇宙、银河系、太阳系是按照空间尺度由大到小的顺序排列的
B．天文学中常用光年作为长度单位
C．“日心说”认为太阳是宇宙的中心，科学探究证明它是正确的
D．把由超导体材料制作的导线用于远距离输电，可以降低电能损失
C
6．下列有关对物质世界的认识正确的是(　　)。
A．地球是宇宙的中心
B．香气扑鼻说明分子在不停地运动
C．分子是不可再分的最小粒子
D．用摩擦的方法可以创造电荷
B
7．为了揭示大自然的奥秘，科学家们进行了坚持不懈的探索。下列说法错误的是(　　)。
A．宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心
B．卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型
C．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的
D．光年是一个长度单位
A
8．关于宇宙和粒子，下列说法正确的是(　　)。
A．火星探测器发送的数据是通过电磁波传回地球的
B．宇宙中恒星是静止的，行星是运动的
C．在电子、原子、原子核中，原子核的空间尺度最小
D．银河系的直径大约为10万光年，其中光年是一个时间单位
A
大爆炸
正　
中子　
9．人类向物质世界两极进军的脚步一刻也没有停止。1897年，人们发现了电子，进而认识到原子是由原子核和________构成的，原子核是由质子和________组成的，质子带________电。20世纪20年代，科学家发现所有河外星系都在远离我们而去，之后科学家提出了____________理论。
电子　
能力提升(B组)
10．通过现代观测技术，我们发现所有河外星系都在远离我们而去。为了模拟这一现象，我们可用粘有小塑料颗粒的气球类比宇宙，小塑料颗粒可看成宇宙中的天体，如图16－1－3所示，气球膨胀时，任意两个小塑料颗粒之间的距离都在________(选填“变大”“变小”或“不变”)。它为宇宙________(选填“膨胀”或“收缩”)提供了证据。
图16－1－3
变大　
膨胀
实践创新(C组)
11．我国自主研发的“嫦娥号”和“天问号”已分别成功登陆月球和火星，未来人们对宇宙的探索会不断深入。假如你是航天员，你想登陆宇宙中的哪颗星球？你想探索什么？
略
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第十六章　永恒的探索：
宇宙和粒子
第十六章 整理与复习
整合建构
核心聚焦
实战演练
目
录
核心一 宇宙和粒子
1．大爆炸理论：宇宙是由一个奇点发生大爆炸后膨胀形成的。所有河外星系都在远离我们而去，而且离我们越远的星系退行得越快，说明了宇宙处于普遍的膨胀之中。
2．太阳是银河系中的一颗普通恒星，不是宇宙的中心。地球只是太阳系中的一颗行星。
3．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子可以再分。
4．卢瑟福做了著名的α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。原子由带正电的原子核和带负电的电子构成。(原子核由带正电的质子和不带电的中子组成)
5．盖尔曼提出了夸克模型，指出质子、中子、介子、超子等是由夸克组成的。
典题1
无论是浩瀚的宇宙，还是微小的粒子，人类从未停止过探索的脚步。关于宇宙和粒子，下列说法正确的是(　　)。
A．宇宙是一个有层次的天体结构系统，恒星是绝对不动的
B．太阳是宇宙的中心
C．汤姆孙建立了原子的核式结构模型
D．原子是由原子核和核外电子组成的
D
核心二 能源
1．对能源进行正确分类，知道化石能源、核能等属于不可再生能源，太阳能、风能、水能等属于可再生能源。
2．获取核能的途径有核聚变和核裂变，核电站利用的是可控的核裂变。核电站的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能。
3．太阳内部发生的是氢核聚变。太阳能的优点有：储量大、清洁环保等。
典题2
核电厂玲龙一号是全球首个陆上商用模块化小堆，是中国自主研发并具有自主知识产权的多功能模块化小型压水堆堆型，是继华龙一号后的又一自主创新重大成果。核能属于(　　)。
①可再生能源　　　 ②不可再生能源
③常规能源　　　　 ④新能源
A．①③　　 B．①④　 　C．②③　　 D．②④
D
典题3
北京时间2025年1月20日，我国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)实现1亿摄氏度1 066 s稳态长脉冲高约束模等离子体运行，对人类加快实现聚变发电具有重要意义。下列关于核能利用的说法正确的是(　　)。
A．目前核电站利用的是可控核裂变释放出的巨大能量
B．氢弹利用的是不加控制的核裂变释放出的巨大能量
C．原子弹利用的是核聚变释放出的巨大能量
D．太阳能是内部氢原子核发生核裂变释放出的巨大能量
A
1．下列关于宇宙和粒子的事实与对应的推论正确的是(　　)。
A．汤姆孙发现电子——原子是可以再分的
B．星系离地球远去——宇宙正在收缩
C．固体很难被压缩——分子间没有间隙
D．地球绕太阳运动——太阳是宇宙的中心
A
2．关于宇宙和粒子，下列说法正确的是(　　)。
A．物理学家通过研究建立了原子的核式结构模型，原子是由原子核和核外电子构成的
B．用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的正电荷是从丝绸上转移来的
C．柳絮飘扬表明分子在不停地做无规则运动
D．光从牛郎星传播到织女星的时间约为16光年
A
3．把地球、太阳系、电子、原子按空间尺度从大到小排列，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
D
4．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列关于物理学史的说法正确的是(　　)。
A．牛顿总结出了浮力大小的计算方法
B．法拉第发现了电磁感应现象
C．伽利略准确地测出了大气压的数值
D．汤姆孙提出了原子的核式结构模型
B
5．我国越来越注重环保，下列做法符合环保要求的是(　　)。
A．废旧电池随意丢弃
B．减少城市绿地和湖泊的面积
C．工业废水直接排放到江河中
D．使用太阳能、风能等清洁能源
D
6．发展是人类永恒的主题，能源与社会发展关系密切。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是(　　)。
A．天然气属于可再生能源
B．太阳能电池可以将太阳能转化为电能
C．能量是守恒的，我们不需要节约能源
D．核电站是利用核聚变释放的能量进行发电的
B
7．下列各组能源都属于清洁能源的是(　　)。
A．太阳能、石油　　　
B．石油、风能
C．太阳能、风能
D．风能、煤炭
C
8．关于能源、信息、材料和航天，下列说法正确的是(　　)。
A．核能和地热能都属于可再生能源
B．核潜艇是利用原子核发生核聚变释放的能量来获取动力的
C．弯曲的光导纤维也能传输信息，说明光是沿曲线传播的
D．中国航天员进行“天宫课堂”授课时，是依靠电磁波与地面之间进行信息传递的
D
9．人类的发展离不开能源。对于能量和能源，下列说法正确的是(　　)。
A．现代生活离不开电，电能属于一次能源
B．提高能量转化效率是节能减排的重要措施之一
C．新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值
D．能量既不能创造，也不能消灭，所以不用节约能源
B
10．(多选)关于水力发电，下列说法正确的是(　　)。
A．水能属于可再生能源
B．水力发电机的工作原理是电磁感应
C．水从高处落下的过程中，动能转化为重力势能
D．随着科技的发展，水电站的能源利用率可达100%
AB
11．原子是构成物质的一种微粒，借助外部能量，可以使外层电子从原子中脱离，原子失去电子后成为带________(选填“正”或“负”)电的粒子。
正
12．北京时间2021年5月15日，天问一号探测器(携带祝融号火星车)成功着陆火星，迈出了我国星际探测征程的重要一步。
(1)火星是太阳系中的一颗________(选填“行星”或“恒星”)。
(2)着陆器进入火星大气后减速下降时，相对于火星表面是________(选填“运动”或“静止”)的。
(3)火星上昼夜温差大，为保证祝融号火星车度过漫漫寒夜，其顶部有一个集热窗装置，里面装有的正十一烷白天会吸热熔化储存能量，晚上会________(填物态变化名称)放热释放能量。
行星　
运动　
凝固
13．(广东中考)图16－5－1是氢原子的结构示意图，原子核是________，核外电子是________，其中带负电的是________。(均选填“A”或“B”)
图16－5－1
B　
A　
A
14．北京时间2022年5月30日，我国首座潮光互补型光伏电站并网发电，通过光伏发电、潮汐发电实现“日月同辉”。发电站分别把太阳能和潮汐能转化为________。太阳能和潮汐能都属于__________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
电能　
可再生
15．阅读短文，回答问题。
α粒子散射实验
为了探测原子结构，人们用一些已知的粒子(如电子、α粒子等)轰击很薄的金箔，它们与金原子会产生相互作用从而发生偏转。通过观察这些粒子穿过金箔时的偏转情况，可以获得原子内部的信息，这种实验叫作散射实验。
α粒子是一种带2个单位正电荷的粒子，质量约为电子质量的7 300倍。1909—1911年，卢瑟福等人无数次地用高速α粒子流轰击金箔，发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍保持原来的运动方向，少数α粒子发生了偏转，极个别α粒子发生了大角度的偏转。实验表明α粒子与金原子会产生相互作用而发生偏转，原子中带正电的物质只占很小的体积，但密度很大，几乎集中了原子的全部质量。后来，人们称它为原子核。
(1)原子的中心有一个体积很小但密度很大的__________。
(2)当用α粒子轰击金箔时，图16－5－2中四条运动轨迹不可能出现的是________(填字母)。
图16－5－2
原子核　
C
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第十六章　永恒的探索：
宇宙和粒子
第三节　核能的开发与利用
第四节　设计节能环保小屋
课前自主预习
课堂分类训练
课后巩固提升
目
录
分裂　
核聚变　
核裂变　
一、核能
1．核能是通过__________从原子核中释放的能量。核能的开发主要有__________和__________两种途径。核裂变是较重的原子核________释放能量的过程，核聚变是较轻的原子核________在一起释放能量的过程。
核反应　
课前自主预习
聚合
核爆炸　
核辐射　
电能
机械能　
二、核能的利用、核安全
2．核电站的能量转化过程是：核能→ ________ →__________ →________。
3．放射性物质以波或微粒的形式发射出的一种能量叫作__________，__________和__________都会产生核辐射。
内能　
核事故
储量大、清洁环保
可　
核聚变　
加工转化而来
不可再生　
可再生　
天然　
二次能源　
一次能源　
三、能源
4．能够提供________的物质都被称为能源。按能源的基本形态分类，能源可分为____________和____________，以________形式存在于自然界的能源叫作一次能源，一次能源又可以进一步分为__________能源和___________能源；由一次能源____________的能源产品叫作二次能源。
5．太阳能是由氢原子核在太阳内部发生__________产生的，属于________再生能源，其优点有________________等。
能量　
课堂分类训练
知识点一　核能及其利用
1．下列关于核能发电的说法正确的是(　　)。
A．核反应堆中发生的链式裂变反应是可以控制的
B．与火力发电相比，核能发电会产生更多的二氧化碳
C．目前核电站获得核能的途径是核聚变，且对核聚变是不加控制的
D．核能既是可再生能源又是新能源，所以应该大力发展核电
A
2．关于核能和太阳能，下列说法错误的是(　　)。
A．核裂变需要在极高的温度下发生，因此也被称为热核反应，核裂变时会释放出巨大的核能
B．核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆
C．太阳能属于可再生能源，核能属于不可再生能源
D．太阳能和核能均属于一次能源
A
知识点二　能源
3．太阳是人类能源的宝库。下列说法正确的是(　　)。
A．能量的转化和转移是有方向性的
B．太阳能是太阳内部的氢原子核发生核裂变释放的能量
C．太阳能是未来的理想能源之一，属于不可再生能源
D．我国空间站上的太阳能电池板将太阳能直接转化为化学能
A
4．下列能源属于可再生能源的是(　　)。
A．石油　　　　B．煤炭
C．天然气 D．风能
5．关于能源的利用和节约，下列说法正确的是(　　)。
A．我国的化石燃料储量丰富，可以说是取之不尽、用之不竭的
B．在能源利用过程中，应注意保护环境
C．核能的利用肯定会造成污染，所以不能开发核能
D．太阳能的利用不会产生污染，所以全国各地都应大力开发
D
B
6．关于能源，下列说法正确的是(　　)。
A．氢燃料发动机能够将化学能全部转化为机械能
B．化石能源、核能、水能、太阳能都属于不可再生能源
C．目前的核电站都是利用核聚变释放的能量来发电的
D．核废料会对环境造成严重的污染，不能随意丢弃
D
课后巩固提升
基础巩固(A组)
1．关于信息、材料和能源，下列说法正确的是(　　)。
A．风能、水能和核能均属于可再生能源
B．能量在转化和转移的过程中是守恒的，所以不必节约能源
C．电视机遥控器是利用超声波传递信息的
D．LED灯是利用半导体材料制成的
D
2．下列说法正确的是(　　)。
A．目前核电站利用的核能与太阳能的产生方式相同，核能属于不可再生能源
B．通过做功和热传递两种方式都可以实现内能和机械能之间的相互转化
C．我国大力发展新能源汽车，其中电动汽车的动力是由磁场对电流的作用而产生的
D．北斗卫星导航系统利用了电磁波能够传递能量的性质
C
3．关于能源与可持续发展，下列认识正确的是(　　)。
A．能量在转化或转移的过程中，总量不变
B．太阳能电池是将太阳能转化为内能的装置
C．天然气是一种清洁能源，人类可以无尽地开发利用
D．核能是可再生能源
A
4．关于核能和太阳能，下列说法错误的是(　　)。
A．太阳能属于一次能源，核能属于二次能源
B．核能是不可再生能源，太阳能是可再生能源
C．核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆中发生的是链式裂变反应
D．核聚变也称为热核反应，氢弹利用的就是核聚变释放的核能
A
5．太阳能作为一种清洁能源，被越来越多地应用在生活中，全太阳能动力汽车的发明既解决了传统汽车的环境污染问题，又解决了纯电动汽车的续航问题，图16－3－1展示了这种汽车各部件工作的大致流程。下列说法正确的是(　　)。
图16－3－1
A．光电转换环节将电能转化为太阳能
B．储能环节将电能转化为化学能
C．控制送电环节将电能转化为机械能
D．输出动力环节将机械能转化为电能
B
6．下列关于太阳能利用的说法正确的是(　　)。
A．植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B．太阳能热水器通过做功的方式将太阳能转化为内能
C．太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D．太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
A
7．下列关于能源的说法正确的是(　　)。
A．风能属于不可再生能源
B．太阳能、水能属于二次能源
C．人类已建成的核电站是利用核聚变释放的能量来发电的
D．化石能源的大量使用会引起酸雨、雾霾等环境问题
D
能力提升(B组)
8．关于能源的开发与利用，下列说法正确的是(　　)。
A．天然气属于可再生能源
B．可通过太阳能电池把太阳能转化为电能
C．煤和石油的大量燃烧不会导致温室效应
D．核电站利用的是核聚变释放的能量
B
9．下列关于能源的说法正确的是(　　)。
A．煤、石油是当今人类利用的主要能源，它们属于可再生能源
B．天然气是一种清洁能源，人类可以大肆地开发利用
C．如果大量利用太阳能，可能使太阳能在短期内消耗殆尽
D．节约能源，提高能源的利用效率，有利于缓解日益严重的能源危机
D
10．让百姓“望得见山，看得见水”，要实现这样的愿景，节能减排、使用新能源势在必行。下列说法不正确的是(　　)。
A．风能、海洋能、太阳能都属于新能源
B．氢燃料发动机能够将化学能全部转化为机械能
C．能源的大量消耗使人类面临严重的能源危机
D．节能问题的核心是提高能量利用中的转化效率
B
11．(多选)能源危机是人类面临的重大问题。我们所能利用的能源是有限的也是有条件的，所以能源的利用要考虑可持续发展。下列有关能源问题的说法正确的是(　　)。
A．太阳能和核能都属于不可再生能源，水能和风能都属于可再生能源
B．煤属于可再生能源，以煤为主要燃料的火力发电容易造成境污染
C．核电站的核反应堆中发生的是可控的核裂变
D．水电站主要将水能转化为电能，太阳能电池主要将太阳能转化为电能
CD
12．为防止化石燃料枯竭后出现能源危机，同学们就利用和开发能源的问题展开了热烈讨论，你认为错误的是(　　)。
A．积极寻找和研究新能源
B．减少工农业能源用量
C．研发利用超导体输电，减少输电过程中的能量损失，提高输电效率
D．研究使煤充分燃烧以减少热量损失的措施
B
13．太阳能属于__________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。太阳能可以通过太阳能电池转化为电能，再以化学能的形式存储起来，但这些化学能却无法自动转化为太阳能，该现象说明能量的转化具有________性。
可再生　
方向
14．天然气、太阳能、核能中，属于可再生能源的是__________。目前核电站是通过__________(选填“核裂变”或“核聚变”)途径获得的能量来发电的。太阳是一个巨大的“核能火炉”，是人类能源的宝库。人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能量，请你写出一个利用太阳能的实例：________________________________________。
太阳能　
核裂变　
太阳灶把太阳能转化为内能(合理即可)
15.2017年5月，我国海域可燃冰首次试采成功。可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，主要成分为甲烷。可燃冰属于________(选填“可”或“不可”)再生能源。
不可
16．图16－3－2是矗立在山顶的风力发电机，风力发电机的叶片在风力的推动下转动，带动发电机发电，整个风力发电过程是把________能转化为电能。风能不但属于清洁能源，而且属于__________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
图16－3－2
风　
可再生
17．随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。部分汽车发动机的主要部件是汽油机，它是把汽油燃烧放出的________转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有__________，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
内能　
方向性
实践创新(C组)
18．假如你要制造一个节能环保小屋，你会采取哪些措施达到节能减排？
略
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