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第十二章
小粒子与大宇宙
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分值：100 分 时间：60分钟
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分）
1．人类从未停止对宇宙的探索。下列有关粒子和宇宙的说法正确的是( )
A.在分子、原子、中子和电子中，空间尺度最小的是电子
B.宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心
C.固体，液体很难被压缩，说明分子间存在引力
D.原子的核式结构模型认为原子是由质子和中子构成的
2．我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“四方上下曰宇，往古今来曰宙”，宇指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。若我们有一天乘坐飞船从地球出发去探索宇宙，由近及远飞离的天体系统层级顺序是( )
A.星系团、太阳系、银河系 B.银河系、太阳系、星系团
C.太阳系、银河系、星系团 D.太阳系、星系团、银河系
3．用“日心说”否定了影响人类达千年之久的托勒密的“地心说”，有力地推动了人类文明的进步的科学家是( )
A.牛顿 B.伽利略 C.爱因斯坦 D.哥白尼
4．“七星连珠”，顾名思义，指的是七颗行星在夜空中排列成一条直线的壮观景象。这里的“七星”通常指的是太阳系内的水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星。“七星”属于( )
A.恒星 B.行星 C.彗星 D.卫星
5．物理学研究的空间尺度从微观粒子到宇宙天体，范围非常广阔。下列物体中，空间尺度最大的是( )
A.太阳系 B.原子 C.地球 D.电子
6．“长征”“天宫”“神舟”“问天”“嫦娥”……，我国一代代科学家为探索宇宙付出了巨大的努力。下列对宇宙认识正确的是( )
A.宇宙是一个有层次的天体结构系统
B.宇宙的大小是固定的，不再改变
C.在天文学中，用“光年”作为时间单位
D.太阳是宇宙的中心
7．下列为太阳系部分行星的信息。分析图表信息，推断正确的是( )
行星 直径（km） 与太阳的平均距离（）
水星 4879 58
金星 12104 108
地球 12756 150
火星 6794 228
A.距离太阳越近的行星，其公转速度越小
B.距离太阳越近的行星，其公转速度越大
C.体积越大的行星，其公转速度越大
D.体积越大的行星，其公转速度越小
8．“但愿人长久，千里共婵娟。”中的“婵娟”属于( )
A.恒星 B.行星 C.卫星 D.彗星
二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分）
9．关于“粒子和宇宙”的认识，下列说法中错误的是( )
A.太阳是宇宙的中心
B.铅块相互紧压后会粘在一起，说明分子间有引力
C.固体很难被压缩，说明固体分子间无间隙
D.电子的发现说明原子是可分的
10．如图所示.下列说法不正确的是( )
A.图甲：稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计示数变大，说明玻璃板与水的接触面之间仅存在分子引力，不存在分子斥力
B.图乙：红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高，分子无规则运动越剧烈
C.图丙：其中一瓶是装有密度比空气大的二氧化氮气体，另一瓶装有空气，为了有力证明气体发生扩散，应在B瓶中装二氧化氮气体
D.图丁：用手捏海绵，海绵体积变小，说明分子间有间隙
11．曹冲称象的故事广为流传。如图，称象时，先让象站在船上，在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后，再将石头装入船中，直至船身上的标记与水面重合，所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是( )
A.甲图中船排开水的重力与大象的重力大小相等
B.船内石头增多的过程中船底受到水的压强变大
C.船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D.甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
12．关于粒子和宇宙，下列说法正确的是( )
A.常见的物质是由分子、原子构成的
B.质子、中子和电子均属于带电粒子
C.银河系、地球、电子、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的
D.固体很难被压缩，说明分子之间存在斥力
三、填空题（每空2分，共18分）
13．“地心说”与“日心说”对宇宙图景的描述都是符合当时天文学家通过观察所得到的结果的，但“_______________说”比“_______________说”更符合事实一些。
14．破解宇宙奥秘之路；1929年，科学家从天文观测中发现，所有河外星系正在_______________我们银河系而去，而且离我们越远的星系退行得_______________，这就是说，宇宙处于普遍的_______________之中。
15．在银河系、宇宙、太阳系中，尺度最大的是_______________。人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度，叫做第一宇宙速度，其大小为__________________。
16．下图所示的波点气球可以形象地说明宇宙膨胀学说，气球上的白点代表宇宙中的_______________。该实验应用的主要科学方法是____________（填字母）。
A.等效法 B.类比法 C.转换法 D.对照法
四、实验题（共20分）
17．（8分）在课外活动中，小明在老师的指导下制作了一艘“油墨小船”（如图是它的示意图）：在树叶尾部边缘滴一滴圆珠笔油，然后将它缓缓放进水面，树叶便在水面上像小船一样运动起来。老师告诉小明，这是由于油墨中存在一种表面活性剂，当它与水接触时，就会对水产生推力，“油墨小船”便运动了起来。小明在“玩”的过程中发现“油墨小船”在不同的情境下速度时快时慢，于是，冒出一连串的问题来：“哪些因素会影响到小船的速度呢？”“会是水的温度吗？”“会不会是油墨的浓度呢？”……他决定一探究竟。
实验一：小明将同一艘“油墨小船”分别放入冷水、温水、热水中认真实验和观察，并作了如下记录。
水的冷热 “油墨小船”运动的快慢
1 冷水 慢
2 温水 较快
3 热水 快
实验二：小明用不同浓度的油墨做了三艘“油墨小船”，先后放入同一盆冷水中认真实验和观察，并作了如下记录。
油墨的浓度 “油墨小船”运动的快慢
1 浓 慢
2 较浓 较快
3 淡 快
请你根据上述过程，回答以下问题：
(1)“哪些因素会影响到小船的速度呢？”属于科学探究的哪个环节？
(2)“会是水的温度吗？”“会不会是油墨的浓度呢？”属于科学探究的哪个环节？
(3)小明在实验中主要采用了哪种科学方法？
(4)实验一的结论是：______________
(5)实验二的结论是：______________
18．（12分）东东同学学习了分子的热运动之后，做了以下的一些实验。
(1)实验一：在比较一定量的水和酒精混合前后总体积大小的实验中，在直玻璃管中先后注入100mL的水和100mL的酒精，两种液体完全混合之后的总体积__________________（选填“大于”“等于”或“小于”）200mL，这是因为分子之间__________________。为了使实验的现象更加明显，应选用内径较__________________（选填“粗”或“细”）的玻璃管；
(2)实验二：东东为了研究液体的扩散现象，先在量筒里装一半清水，然后再用细管在水下面注入硫酸铜溶液。如图所示，是小明观察到的溶液在“实验开始时”“静放10日后”“静放30日后”所呈现的现象。其中__________________图是表示溶液静放30日后的实验现象。扩散现象说明__________________。如果这个实验在温度比较高的环境里进行，扩散的速度将__________________（选填“比较快”“比较慢”或“一样”）
五、计算题（共18分）
19．（8分）假定以直径为10 mm的玻璃球代表一个原子核，那么一个原子大约要用多大直径的球来表示呢
20．（10分）在我国民间流传着“牛郎织女”的美丽传说。牛郎星位于天鹰座，织女星位于天琴座，对照星座图，找出这两颗星。根据科学家的测定，牛郎、织女这两颗星之间相距约161·y，试计算出这两颗星之间相距约多少米。
参考答案
1．答案：A
解析：A.微观粒子的尺度从大到小是：分子、原子、原子核、中子、电子，即尺度最小的是电子，故A正确；
B.宇宙是一个有层次的天体结构系统，但太阳并不是宇宙的中心，它只是太阳系的中心，故B错误；
C.固体、液体很难被压缩，说明分子间存在斥力，故C错误；
D.原子的核式结构模型认为原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，故D错误。
故选A。
2．答案：C
解析：地球是太阳系中的行星，太阳系是离地球最近的天体系统；太阳系是银河系的一部分，银河系包含约1000亿~4000亿颗恒星，太阳系位于银河系的猎户座旋臂上；银河系属于更大的天体系统——星系团，如“本星系群”包含银河系和仙女座星系等，更大的“室女座超星系团”包含本星系群。因此乘坐飞船从地球出发去探索宇宙，由近及远飞离的天体系统层级顺序是太阳系、银河系、星系团。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
3．答案：D
解析：A.牛顿主要贡献是经典力学，万有引力、牛顿运动定律，与“日心说”无关，故A不符合题意；
B.伽利略用天文观测支持了“日心说”，但不是“日心说”的提出者，故B不符合题意；
C.爱因斯坦主要贡献是相对论，时间晚于“日心说”的提出，故C不符合题意；
D.哥白尼提出“日心说”，否定了“地心说”，故D符合题意。
故选D。
4．答案：B
解析：水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星围绕太阳公转，所以连珠的七星都属于太阳系的行星。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B
5．答案：A
解析：电子是原子的组成部分，原子是构成物质的微观粒子；地球是太阳系中的一颗行星，太阳系是包含地球在内的宏大天体系统。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．答案：A
解析：A.宇宙是一个有层次的天体结构系统，从地月系、太阳系、银河系，再到河外星系，层次分明，故A正确；
B.宇宙处于不断膨胀的状态，它的大小不是固定的，故B错误；
C.光年是指光在真空中一年内传播的距离，它是一个长度单位，不是时间单位，故C错误；
D.太阳只是太阳系的中心，并不是宇宙的中心，故D错误。
故选A。
7．答案：B
解析：AB.分析图表信息，距离太阳越近的行星（水星→金星→地球→火星）离太阳的距离逐渐增大，但公转速度逐渐递减，所以距离太阳越近，公转速度越大，而不是越小，故A错误，B正确；
CD.分析图表信息，体积最大的地球公转速度不是最大的，体积和公转速度无关，故CD错误。
故选B。
8．答案：C
解析：“但愿人长久，千里共婵娟。”中的“婵娟”指的是月球，月球是地球的卫星。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
9．答案：AC
解析：A.地球等行星绕太阳转动，说明太阳是太阳系的中心，但太阳不是宇宙的中心，故A错误，符合题意；
B.由于分子间存在引力，所以两个表面光滑的铅块相互挤压后会粘在一起，故B正确，不符合题意；
C.固体很难被压缩，是因为固体分子间的间隙较小，分子间表现为斥力，故C错误，符合题意；
D.汤姆生发现了电子，说明原子存在较复杂的结构，是可以再分的，故D正确，不符合题意。
故选AC。
10．答案：AD
解析：A.分子间的引力与斥力是同时存在的，故A错误，符合题意；
B.温度越高，分子无规则运动越剧烈，因此红墨水在热水中扩散得快，故B正确，不符合题意；
C.图丙：其中一瓶是装有密度比空气大的二氧化氮气体，另一瓶装有空气，为了有力证明气体发生扩散，减小重力对实验的影响，应在B瓶中装二氧化氮气体，故C正确，不符合题意；
D.图丁：用手捏海绵，海绵体积变小，是因为在力的作用下，海绵间的孔洞变小，与分子间间隙无关，故D错误，符合题意。
故选AD。
11．答案：BD
解析：A.根据阿基米德原理，甲图中船和大象整体漂浮，浮力等于船和大象的总重力，因此船排开水的重力与船和大象的总重力大小相等，故A错误；
BC.船内石头增多时，船的总重力增大，因为船始终漂浮，浮力等于重力，所以浮力增大；根据阿基米德原理可知，排开水的体积增大，船会下沉一些，船底所处的深度增大，根据可知，船底受到水的压强变大，故B正确，C错误；
D.由甲乙图两图可知，船排开水的体积相同，根据阿基米德原理可知，甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等，故D正确。
故选BD。
12．答案：AD
解析：常见的物质是由分子、原子构成的，故A正确；
质子带正电荷、中子不带电、电子带负电荷，故B错误；
电子和原子核构成原子，原子构成分子，原子、分子构成物质，地球又是太阳系中的一颗行星，太阳系只是银河系中一个很小的部分，所以它们从大到小的顺序为：银河系、地球、分子、电子，故C错误；
由于组成物质的分子间存在斥力，所以固体很难被压缩，故D正确。
故选AD。
13．答案：日心；地心
解析：“地心说”认为地球是宇宙的中心，“日心说”认为太阳是宇宙的中心（限于当时的认知范围）。虽然两种学说在提出时都符合当时天文学家的观察结果，但随着科学的发展，证明“日心说”更符合宇宙天体运行的实际情况，因此相比之下“日心说”比“地心说”更符合事实一些。
14．答案：远离；越快；膨胀
解析：1929年，美国科学家哈勃通过天文观测取得了重要发现。他发现所有河外星系都呈现出远离我们银河系的趋势。并且，经过进一步的研究和数据整理，还得出了一个关键结论：离我们越远的星系，其退行速度就越快。这一现象清晰地表明，宇宙整体上处于一种不断扩大的状态，也就是普遍的膨胀之中。
15．答案：宇宙；7.9km/s
解析：在银河系、宇宙、太阳系中，尺度最大的是宇宙，最小的是太阳系。
人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度，叫做第一宇宙速度，也叫环绕速度，其大小为。
16．答案：天体；B
解析：为了形象地说明宇宙大爆炸，如图所示的波点气球代表宇宙，白点看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一白点都在离它远去，借以说明宇宙天体在逐渐远离，采用的是类比法，故选B。
17．答案：(1)提出问题
(2)猜想与假设
(3)控制变量法
(4)其他条件相同时，水的温度越高，“油墨小船”运动得越快
(5)其他条件相同时，油墨的浓度越低，“油墨小船”运动得越快
解析：(1)＂哪些因素会影响到小船的速度呢？＂这个问题是小明在观察＂油墨小船＂运动现象后，对可能的影响因素提出的疑问，因此它属于科学探究中的＂提出问题＂环节。
(2)＂会是水的温度吗？＂＂会不会是油墨的浓度呢？＂这两个问题是小明在提出问题后，根据已有知识和经验，对可能影响＂油墨小船＂运动速度的因素做出的假设，因此它们属于科学探究中的＂猜想与假设＂环节。
(3)小明在实验中，通过控制其他因素不变，只改变水的温度或油墨的浓度，来观察＂油墨小船＂运动速度的变化。这种方法是科学实验中常用的＂控制变量法＂。
(4)实验一小，小明将同一艘＂油墨小船＂分别放人冷水、温水、热水小，发现随着水温的升高，＂油墨小船＂的运动速度也逐渐加快。因此，实验一的结论是：其他条件相同时，水的温度越高，＂油墨小船＂运动得越快。
(5)实验二中，小明用不同浓度的油墨做了三艘＂油墨小船＂，并放人同一盆冷水中观察。他发现，随着油墨浓度的降低，＂油墨小船＂的运动速度也逐渐加快。因此，实验二的结论是：其他条件相同时，油墨的浓度越低，＂油墨小船＂运动得越快。
18．答案：(1)小于；有间隙；细
(2)甲；分子在不停地做无规则运动；比较快
解析：(1)实验一:在比较一定量的水和酒精混合前后总体积大小的实验中，在直玻璃管中先后注入100mL的水和100mL的酒精，两种液体完全混合之后的总体积小于200mL，这是因为分子之间存在间隙。为了使实验的现象更加明显，应选用内径较细的玻璃管。
(2)实验二:东东为了研究液体的扩散现象，先在量筒里装一半清水，然后再用细管在水下面注入硫酸铜溶液。如图所示，是小明观察到的溶液在“实验开始时”“静放10日后”“静放30日后”所呈现的现象。其中甲图是表示溶液静放30日后的实验现象。扩散现象说明分子在不停地做无规则运动。如果这个实验在温度比较高的环境里进行，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散的速度将比较快。
19．答案：
解析：
20．答案：
解析：一光年的长度
牛郎星和织女星相距16光年，则它们之间相距

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