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第十九章 宇宙与微观世界
一、单选题
1．下列说法正确的是 （ ）
A．“光年”是时间单位
B．太阳是宇宙的中心
C．在原子、中子和原子核中，尺度最小的是中子
D．两个物体相互摩擦时，得到电子的物体带正电
2．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数量的电子在运动.图是某原子结构模型示意图，a、b、c是构成该原子的三种不同粒子，其中b不带电.以下说法正确的是
A．a不带电 B．a和c之间存在吸引力
C．a与b的总数量与c的数量相等 D．a和c组成原子核，原子核不带电
3．用“o”表示不带电，“+”表示带正电，“-”表示带负电；下列选项中，氧原子及构成氧原子的粒子所带电性及结构组成描述正确的（　　）
A． B．
C． D．
4．甘肃敦煌莫高窟壁画是世界上现存规模最大、保存最完好的石窟艺术宝库。采用高速喷射带负电粒子撞击微生物，使其细胞膜破裂，可以实现灭菌从而保护壁画。该粒子可能是（　　）
A．电子 B．原子核 C．质子 D．中子
5．如图是某同学在学习物质结构层次后，画出的氮气由多种粒子构成的层级示意图，原子由粒子a、b构成，粒子a由粒子c和中子构成，下列选项中说法正确的是（　　）
A．a粒子通常不显电性 B．a粒子是原子核
C．b粒子是质子 D．c粒子带负电
6．不显电性的某原子由粒子甲、乙构成，而粒子乙又由粒子丙、丁构成，其中丁不带电。则（　　）
A．甲是原子核
B．甲带正电
C．甲和乙所带的电荷在数量上相等
D．甲、丙带同种电荷
7．钠、氯原子结构示意图如图所示，钠与氯气反应生成氯化钠的示意图如图所示，请结合表和图提供的信息，分析下列选项中描述正确的是（　　）
A．钠原子核外有10个电子
B．氯化钠整体对外显负电性
C．钠原子失去一个电子后变成钠离子，钠离子不带电
D．氯原子中，氯原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等
8．近代物理在研究中发现微观世界的物理规律与宏观世界的物理规律有很大的差异，因而建立的新的物理学分支是（　　）
A．万有引力定律 B．阿基米德原理
C．开普勒天体运动规律 D．量子力学
9．赵忠尧是我国杰出的物理学家，他在1930年首次观测到“正电子”的相关现象。“正电子”带正电荷，质量和体积与电子的相当，是电子的反粒子。下列微观粒子按空间尺寸由小到大排序正确的是（　　）
A．原子核→正电子→原子 B．原子→正电子→原子核
C．正电子→原子核→原子 D．原子→原子核→正电子
10．如图，某粒子a由粒子b、c构成，各粒子的带电情况如下表，根据所学原子及其结构知识，关于这些粒子分析正确的是（　　）
A．b带正电荷小于的c带的负电荷 B．b带正电荷大于的c带的负电荷
C．a是原子核，b是原子，c是电子 D．a是原子，b是原子核，c是电子
二、多选题
11．下面甲乙丙丁四幅图所示科学探究的场景，所得结论符合科学事实的是（　　）
A．甲图：牛顿在伽利略等人“阻力对物体运动的影响”研究基础上，总结出惯性定律
B．乙图：帕斯卡通过“裂桶实验”，证明液体的压强随着液体深度的增加而增大
C．丙图：马德堡市市长奥托格里克通过实验证明大气压存在并积极宣传科学知识
D．丁图：阿基米德原理揭示了物体浸入液体的深度越深，受到的浮力也越大的规律
12．如图所示是某种物质在熔化过程中温度随时间变化规律的图象，根据图象可知，该物质（　　）
A．是晶体，熔点为0℃
B．液态的比热容比固态的比热容小
C．在4min时，没有出现液态
D．在2min至6min过程中内能增大
13．下列问题中，属于可探究的科学问题的是（　　）
A．物体内能的大小与哪些因素有关？
B．当温度升高时，气体的扩散会加快吗？
C．导体的电阻大小与导体两端的电压有关吗？
D．通过导体的电流增大时，该导体会发生哪些变化？
14．跳水运动员起跳时的情景如图所示，不计空气阻力，运动员从离开跳板到接触水面的过程中，运动员的（　　）
A．速度先减小后增大 B．动能先减小后增大
C．重力势能先减小后增大 D．机械能先减小后增大
三、填空题
15．如图所示原子结构示意图中，原子核带　 　电，其质量　 　（选填“大于”或“小于”）电子的质量。原子整体　 　（选填“显”或“不显”）电性。
16．如图是氦的原子模型示意图，其中A为带 　 　 电的核外电子；B为原子核，它是由带正电的 　 　 和不带电的 　 　 构成。
17．卢瑟福的核式结构模型如图所示，其中A是　 　，B是　 　，其中　 　（选填“A”或“B”）带正电。
四、复合题
18．请阅读《人形机器人》并回答。
人形机器人
2025年8月8日至12日，世界机器人大会于北京举办，此次大会汇聚全球超200家企业的1500多件展品，其中人形机器人整机企业有50家参展，为同类展会之最。
如图所示为一款国产人形机器人，其身高1.32m，折叠后仅0.69m，它的质量(含电池)为36kg，电池容量为9000mAh，额定电压为60V。该款机器人采用中空关节走线技术，避免了外置线缆的杂乱感，设计兼顾结构稳定性和便携性；它拥有23个关节，手指灵巧、膝关节强健，每个动作都模拟人类自然姿态。它的驱动电机将电能转化为机械能的效率为60%，使它最快行走速度为2m/s。它的外壳使用PEEK材料，具有耐高温、耐化学药品腐蚀等能力。它还搭载了高算力模组，配合深度相机与3D激光雷达，实现360°环境感知，能精准识别障碍物、规划路径，并分辨家庭成员面部表情。它具备语音交互功能，结合麦克风阵列与降噪技术，语音交互流畅。
在不远的未来，人形机器人将在家庭生活辅助、工业生产协同、公共服务拓展、危险区域救援等领域给我们的生产生活带来更多便利。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）人形机器人行走过程中将电能转化为　 　。
（2）该款机器人充满电时，电池具有的总电能为　 　 J。
（3）若该机器人以最大速度做匀速直线运动时，它的机械功率为 360W，此时驱动电机消耗电能的功率为　 　W，它的工作电流是　 　A。
19．阅读短文，回答问题。
中国智造“超薄玻璃”
中国蚌埠制造出最先使用浮法工艺批量生产的最薄玻璃，厚度只有0.12mm，比两张A4纸的厚度还要薄。超薄玻璃也叫超薄电子触控玻璃，每个环节需要调整的参数都非常多。窑炉将制备玻璃进行加热，在加热过程中，当炉内加热到将近1600℃，使原料熔化为一体，原料中还必须有熔点高于其他原料的金属元素。锡槽是生产超薄玻璃的关键步骤，窑炉熔化的玻璃液流入锡槽装备中，玻璃液浮在锡液表面，再用拉边机将玻璃拉薄，玻璃温度逐渐降低、变硬成型，故此工艺称为浮法工艺。经过测试，这种超薄玻璃在受到相当于一辆家用轿车以150km/h的速度撞停到墙上的冲击力时仍完好无损。
（1）超薄玻璃也叫 　 　玻璃，是电子信息显示产业用来做手机、电脑、电视显示屏等的基础材料；
（2）制造超薄玻璃 　 　（选填“能”或“不能”）使用铁制成的窑炉（已知铁的熔点为1538℃）；浮法工艺制成的超薄玻璃是 　 　（选填“晶体”或“非晶体”）；
（3）这种超薄玻璃与常规的同类玻璃相比，除了薄之外还有什么优点？请写出一点：　 　。
20．阅读短文，回答问题
黑洞与宇宙
分布在世界各地的射电望远镜组成了一台巨大的虚拟望远镜，其口径相当于地球直径，该望远镜“拍照”的重点黑洞对象之一是位于银河系中心的“人马座A”。
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力作用下迅速收缩、塌陷，发生强力爆炸，当核心中所有物质都变成中子时，收缩过程立即停止，核心被压缩成一个密实的星体，内部的空间和时间也被压缩了。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程能无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。
黑洞是宇宙众多天体的一种，“宇宙大爆炸”理论认为，宇宙是由一个致密炽热的点在一次大爆炸后膨胀形成的。不同星体远离我们的速度与它到我们的距离s成正比，即v=Hs，式中H为一个常数，称为哈勃常数。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。
（1）在银河系中心的天体是（　　）
A．中子星 B．太阳 C．黑洞 D．恒星
（2）假设一艘宇宙飞船靠近黑洞，它的质量会　 　（选填“变大”“不变”或“变小”）；
（3）在黑洞形成的过程中，密度会　 　（选填“变大”“不变”或“变小”）；
（4）类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是（　　）
A．米（m） B．秒（）
C．米（） D．秒（s）
（5）由v=Hs及我们所学的速度公式，假设某星体在宇宙大爆炸后远离我们的时间为t，其计算式t=　 　（用“哈勃常数H”表示）。
21．阅读短文，回答问题。
液态金属
如今芯片的性能越来越出色，但也伴随着一个问题——芯片在使用过程中温度会急剧上升。依靠金属散热、热管散热、水冷散热的三代技术，在面临高密度热流散热时均存在不易克服的瓶颈。如水在散热管道内容易发生沸腾，严重影响系统的稳定性。液态金属用于芯片散热，属于第四代技术。液态金属是指在室温下呈液态的金属，也称低熔点金属。镓、铋及其合金都属于低熔点金属，常温下是液体可以像水一样流动，拥有良好的导热性和导电性，当温度降低时，他们从液态转变为固态，展现出经典的金属特性。
以镓为主要成分的常温液态金属的导热性能是水的60-70倍，且沸点高达2000℃，散热性能稳定高效且无毒。液态金属作为芯片散热的一种新技术正在引起全球重视，突破了传统风冷、热管、水冷的散热极限。
（1）液态金属发生　 　（填物态变化名称）后展现出经典的金属特性，这是一个　 　（选填“吸热”或“放热”）过程；
（2）以镓为主要成分的常温液态金属，在散热过程中不容易沸腾的原因是　 　；
（3）液态金属作为芯片散热新材料。它具有哪些优点？　 　（写出一条即可）
22．输水过程中若有管道老化、生锈等状况，会引发二次污染，让原本合格的自来水变得不合格。如图是某品牌净水机的净化原理和流程。
（1）铸铁的管路与　 　接触而生锈，从而影响水质；
（2）活性炭纤维滤芯的主要作用是除去　 　；
（3）最终得到的直饮水属于　 　（填“纯净物”或“混合物”）。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】光的传播速度与光年；原子结构
2．【答案】B
【知识点】原子结构；人类对微观世界的探索
3．【答案】D
【知识点】原子结构
4．【答案】A
【知识点】原子结构
5．【答案】B
【知识点】原子结构
6．【答案】C
【知识点】原子结构
7．【答案】D
【知识点】原子结构
8．【答案】D
【知识点】科学探索；原子结构
9．【答案】C
【知识点】原子结构
10．【答案】D
【知识点】原子结构
11．【答案】A,B,C
【知识点】惯性及其现象；液体压强的特点；大气压强的存在
12．【答案】A,D
【知识点】熔化和凝固的温度—时间图象；热传递改变物体内能
13．【答案】B,C
【知识点】科学探索
14．【答案】A,B
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化；速度与物体运动
15．【答案】正；大于；不显
【知识点】原子结构
16．【答案】负；质子；中子
【知识点】原子结构
17．【答案】原子核；核外电子；A
【知识点】原子结构
18．【答案】（1）机械能
（2）1.944×106
（3）600；10
【知识点】科学探索；新材料的特点及应用；我国科技发展的成就
19．【答案】（1）超薄电子触控
（2）不能；非晶体
（3）抗冲击力强
【知识点】凝固与凝固放热特点；晶体和非晶体；新材料的特点及应用
20．【答案】（1）C
（2）不变
（3）变大
（4）B
（5）
【知识点】密度及其特性；科学探索；速度公式及其应用；宇宙
21．【答案】（1）凝固；放热
（2）常温液态金属的导热性能好，沸点高
（3）散热性能稳定高效且无毒
【知识点】凝固与凝固放热特点；沸腾及沸腾条件；新材料的特点及应用
22．【答案】（1）空气中的水和氧气
（2）有机污染物
（3）混合物
【知识点】纳米材料及其应用
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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