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第3节 探索宇宙
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【重难题型讲解】 1
题型1飞出地球 1
题型2 从地心说到日心说 3
【能力培优练】 7
【链接中考】 18
【重难题型讲解】
题型1 飞出地球
我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭里一颗相对很小的行星.太阳系除了太阳这个唯一的恒星外，至今已发现还有八大行星、66颗卫星、2000多颗有正式命名或编号的小行星，以及数量可观的彗星和流星.
1.太阳系示意图
2.太阳系八颗行星部分近似数据
3.太阳系八颗行星示意图
4.银河系中有非常多像太阳这样的恒星，除太阳以外，距地球最近的恒星是半人马座的比邻星.
它与地球之间的距离约是40万亿km.光从比邻星出发大约需要4.2年才能到达地球.
5.人们发现银河系以外还有类似银河系一样庞大的恒星集团.比如：仙女座星系、猎犬座星系，目前人类已经发现了超过100亿个河外星系.
仙女座河外星系是离银河系比较近的一个星系.
从仙女座发出的光需要200万年才能到达地球，也就是说，我们在夜空中所见到的仙女座已是200万年以前的仙女座了.
展望未来，人类探索宇宙的步伐将会不断加快，在太空建立永久性的居住地将不会是人类的幻想.
【典例1-1】关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．柳絮漫天飞舞，说明分子在做永不停息地无规则运动
B．“破镜难圆”说明分子间有排斥力
C．电子的发现说明原子核是由更小的微粒组成
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统
【答案】D
【详解】A．柳絮漫天飞舞是宏观物体的机械运动，不属于分子运动，即不是分子运动，故A错误；
B．“破镜难圆”破裂处的分子间距大于分子作用力能够作用的间距，因此不能用分子作用力来解释，故B错误；
C．电子的发现说明原子是可分的，而不是说明原子核是由更小的微粒组成，故C错误；
D．宇宙的层次结构包括：行星、小行星、彗星和流星体围绕中心天体太阳运转，构成太阳系；类似太阳的恒星和星际物质构成银河系；银河系外存在其他类似的巨大恒星集团，称为河外星系；星系聚集成星系团；若干星系团聚集在一起构成超星系团，因此说明宇宙是一个有层次的天体结构系统，故D正确。
故选D。
【典例1-2】下列物体空间尺度最小的是（　　）
A．太阳 B．地球 C．月球 D．篮球
【答案】D
【详解】太阳、地球、月球都是星球，尺度较大，地球是太阳的行星，月球是地球的卫星，篮球不是星球，尺度较小，所以尺度最小的是篮球，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
跟踪训练1中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，一步步迈进探索星辰大海的伟大征程。下列空间尺度最小的是（　　）
A．“天宫” B．月球 C．地球 D．太阳
【答案】A
【详解】“天宫” 是中国的空间站，它在近地轨道运行，其大小与星球相比是非常小的，它主要是供宇航员进行太空科研等活动的人造设施。月球是地球的天然卫星，平均直径约为3476千米。地球是太阳系中的一颗行星，平均半径约为6371千米，直径约为12742千米。太阳是一颗恒星，直径约为1392000千米。 通过比较可知，“天宫” 的空间尺度远远小于月球、地球和太阳。故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
跟踪训练2关于宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．地球是宇宙的中心
B．宇宙是一个没有层次的天体结构系统
C．月球是太阳的卫星
D．宇宙是有起源的，并且是不断膨胀、演化的
【答案】D
【详解】A．地球是太阳系中的一颗行星，不是宇宙的中心，宇宙没有中心，故A错误；
B．宇宙是一个有层次的天体结构系统，从地月系到太阳系，再到银河系、河外星系等，故B错误；
C．月球是地球的卫星，不是太阳的卫星，故C错误；
D．现代科学研究表明，宇宙是有起源的，并且是不断膨胀、演化的，故D正确。
故选D。
题型2 从地心说到日心说
1.中国古人很早就对星空进行观察并根据星象制定历法.
2.地心说
在欧洲，在宗教的影响下，人们长期认为地球是宇宙的中心.
观点：地球居于中心，太阳和其他行星围绕地球转动.这种理论影响人们的思想达千年之久.
3.日心说
15世纪末期，欧洲文艺复兴运动解放了人的思想，日心说为人类开创了一个对宇宙进行科学探索的伟大时代.
1543年，哥白尼通过几十年的观察与分析，提出了“日心说”.
4.公元1609年，伽利略用自制的天文望远镜第一次揭开了太阳系神秘面纱.
5.1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书，为探索宇宙奠定了坚实的为探索宇宙奠定了坚实的理论基础.
1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，预测天王星外还存在一颗未知的行星.并根据万有引力定律计算出了这颗行星的运动轨道.在预测的轨道上就发现了这颗后来被命名为“海王星”的行星.
6.到了20世纪，人类终于梦想成真，踏上了太空的旅程.
(1)“旅行者”2号探测器飞临海王星
(2)1957年10月，世界上第一颗人造卫星发射成功.
(3)1961年4月12日，人类第一次乘飞船进入太空.
(4)1969年7月20日，“阿波罗”11号飞船首次使人类踏上了地球以外的土地——月球，迈出了人类历史的一大步.
(5)2003年10月16日，我国首位航天员杨利伟乘坐中国自己研制的“神舟五号”飞船升空.
这是中国人对世界航天事业作出的伟大贡献.
(6)2011年11月3日，我国“神舟八号”与“天宫一号”目标飞行器在外太空成功交会对接，这是我国航天史上的又一突破.
(7)2024年6月2日，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务.
【典例2-1】下列有关物理学史描述正确的是（ ）
A．哥白尼——地心说 B．卢瑟福——原子的核式结构模型
C．伽利略——惯性定律 D．托里拆利——杠杆的平衡条件
【答案】B
【详解】A．哥白尼提出的是日心说，地心说由托勒密提出，故A错误；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子的核式结构模型，故B正确；
C．惯性定律（牛顿第一定律）由牛顿总结得出，伽利略通过实验推论出“维持运动不需要力”，但未完整表述惯性定律，故C错误；
D．杠杆的平衡条件由阿基米德提出，托里拆利首次测量了大气压强的值，故D错误。
故选B。
【典例2-2】下列有关物理学史描述中正确的是（　　）
A．哥白尼提出“地心说”
B．牛顿最早研究了光的色散现象
C．伽利略总结出了杠杆平衡条件
D．卢瑟福发现了电子
【答案】B
【详解】A．哥白尼提出的是“日心说”，而“地心说”是长期以来居于宗教统治地位的学说，认为地球是宇宙的中心，不是哥白尼提出的，故A错误；
B．牛顿对光学有重要贡献，他通过三棱镜实验证明白光是色光的混合，最早研究了光的色散现象，故B正确；
C．杠杆平衡条件是由阿基米德总结出来的，不是伽利略，故C错误；
D．1897年，汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构。卢瑟福通过a粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，他的学生查德威克在α粒子轰击铍核时发现了中子，故D错误。
故选B。
跟踪训练1为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索，下列说法错误的是（　　）
A．在天文学中，用“光年”作为时间单位
B．卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型
C．哥白尼的“日心说”否定了影响人类达千年之久的“地心说”，有力推动人类文明进步
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的
【答案】A
【详解】A．在天文学中，“光年”是长度单位，它表示光在真空中传播一年的距离，而不是时间单位。故A错误，符合题意；
B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构模型，即原子是由位于中心的原子核和绕核运动的电子组成的，原子核带正电且集中了原子的大部分质量，电子带负电在核外绕核高速旋转。这个模型与行星绕日的运动模式相似，故B正确，不符合题意；
C．哥白尼提出的“日心说”是对当时广泛接受的“地心说”的重大挑战。他认为太阳是宇宙的中心，而不是地球。这一观点虽然与当时的宗教和哲学观念相冲突，但却为后来的天文学和宇宙观的发展奠定了重要基础，有力推动了人类文明的进步。故C正确，不符合题意；
D．现代天文学的研究表明，宇宙是一个有层次的天体结构系统，从行星、恒星、星系到星系团、超星系团等，构成了宇宙的庞大体系。同时，宇宙也是有起源的、膨胀的和演化的。这一观点已经得到了广泛的观测和实验证据的支持。故D正确，不符合题意。
故选A。
跟踪训练2在探索宇宙过程中， （选填“托勒密”或“哥白尼”）创立了“日心说”。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离；同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在 （选填“膨胀”或“收缩”）的结论。
【答案】 哥白尼 膨胀
【详解】[1][2]在探索宇宙过程中，哥白尼创立了“日心说”，认为太阳是宇宙的中心；研究表明，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，于是得出宇宙正在膨胀的结论。
【能力培优练】
1．万华同学学习物理后，对微观粒子和宇宙相关知识进行了归纳，下列说法错误的是（　　）
A．太阳是恒星，它是太阳系的中心
B．铁丝很难拉断，说明分子间有引力
C．用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的负电荷，是从毛皮上转移来的
D．汤姆生通过研究，建立了原子核式结构模型
【答案】D
【详解】A．太阳是太阳系中唯一的恒星，它凭借巨大的引力吸引着太阳系中的行星、卫星、小行星等天体围绕其运转，是太阳系的中心，故A正确，不符合题意；
B．分子之间同时存在引力和斥力。铁丝很难被拉断，是因为分子间的引力阻碍了铁丝的断裂，体现了分子间存在引力，故B正确，不符合题意；
C．摩擦起电的本质是电子的转移。用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒得到电子带负电，这些电子来自毛皮，因此，橡胶棒所带的负电荷是从毛皮上转移来的，故C正确，不符合题意；
D．汤姆生通过研究发现了电子，提出了“枣糕模型”，而原子核式结构模型是卢瑟福提出的，故D错误，符合题意。
故选D。
2．关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B．原子由质子和中子构成，质子和中子则由更小的夸克构成
C．电子的发现说明原子是可分的
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，恒星是绝对不动的
【答案】C
【详解】A．哥白尼提出日心说后，地心说被推翻，且现代宇宙学认为宇宙无中心，故A错误；
B．原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子构成，故B错误；
C．汤姆逊发现了电子，说明原子还可以再分，故C正确；
D．恒星并非绝对不动，例如太阳绕银河系中心运动，故D错误。
故选C。
3．为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索。小明根据学习做了如下笔记：①汤姆孙发现了电子，从而说明原子核是可分的；②卢瑟福在实验的基础上提出了类似行星绕日的原子核式结构模型；③在天文学中，用“光年”作为时间的单位；④在太阳系中，行星绕太阳旋转，卫星绕行星旋转。其中正确的是（　　）
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【答案】D
【详解】①汤姆森发现了电子，从而揭示了原子是可分的，故①错误；②卢瑟福建立了类似行星绕日的原子核式结构模型，故②正确；③在天文学中，用“光年”作为长度的单位，故③错误；④太阳是太阳系的中心，行星绕太阳旋转，卫星绕行星旋转，故④正确；故D正确，ABC错误。
故选D。
4．从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（　　）
A．太阳系 B．原子 C．地球 D．电子
【答案】D
【详解】太阳系的直径约为数十亿千米，是四个选项中最大的；原子的直径约为10-10米，比电子大；地球的直径约为1.2×104千米，远大于原子和电子；电子属于亚原子粒子，其经典半径约为2.8×10-15米，尺度最小，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
5．关于粒子和宇宙的认识，正确的是（　　）
A．光年是时间的单位
B．在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了质子
C．质子、中子和电子就像行星绕太阳运动一样在绕原子核运动
D．银河系、地球、分子、原子核是按照尺度由大到小的顺序排列的
【答案】D
【详解】A．光年表示光在一年中通过的距离，所以是长度单位，故A错误；
B．在探索比分子更小的微观粒子的历程中人们首先发现了电子，故B错误；
C．电子就像行星绕太阳运动一样在绕原子核运动，质子、中子不是，故C错误；
D．根据所学知识可知，银河系、地球、分子、原子核是按照尺度由大到小的顺序排列的，故D正确。
故选D。
6．下列物体的空间尺度由大到小排列正确的是（　　）
A．太阳系、银河系、地球、人 B．夸克、分子、人、地球
C．地球、人、分子、原子核 D．银河系、太阳系、夸克、原子核
【答案】C
【详解】按空间尺度由小到大的顺序为夸克、中子、原子核、原子、分子、人、地球、太阳系、银河系，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．关于物质结构的说法，不正确的是（　　）
A．摩擦起电的过程中发生了电荷的转移
B．原子核由带正电的质子和带负电的电子组成
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是不断膨胀、演化的
D．用梳子梳理头发，头发会随梳子“飘起”，这是由于异种电荷相互吸引
【答案】B
【详解】A．物体摩擦过程中，不同物体对电子的束缚能力不同，束缚电子能力强的获得电子，束缚电子能力弱的失去电子，故A正确，不符合题意。
B．原子是构成物体的最小单位，由原子和和核外电子构成，原子核由带正电的质子和中子构成，故B错误，符合题意。
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的，并且处于不断的膨胀和演化之中，故C正确，不符合题意。
D．用梳子梳理头发，梳子和头发摩擦，发生电子的转移，导致梳子和头发携带电荷的性质不同，异种电荷会相互吸引，所以头发会随梳子“飘起”，故D正确，不符合题意。
故选B。
8．关于粒子与宇宙，下列说法正确的是
A．用鼻子嗅气味来鉴别酱油和醋，说明分子间存在引力
B．卢瑟福提出原子的核式结构模型
C．摩擦起电的过程中，带正电的物体得到了质子
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心
【答案】B
【详解】A．用鼻子嗅气味能鉴别醋和酱油，是因为构成这些物质的分子在不断运动，与人的嗅觉细胞接触，就能闻到味了，说明了分子在不断运动，不能说明分子间存在引力，故A错误；
B．卢瑟福提出原子的核式结构，提出原子是由原子核和核外电子组成，故B正确；
C．摩擦起电的过程中，转移的是电子，质子不能转移，带正电的物体失去电子，故C错误；
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，我们看到的太阳只是银河系中一颗普通的恒星，并不是宇宙的中心，故D错误。
故选B。
9．地球是我们的家园，在太阳系中地球属于（ ）
A．恒星 B．行星 C．彗星 D．卫星
【答案】B
【详解】太阳是银河系中的一颗普通恒星，地球是太阳系中的一颗行星；由于合适的位置而适合人类生存，成为人类的家园。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
10．中国天文学发展历史非常悠久，如图是陈列在大洋湾景区内的青铜制“浑天仪”，是中国古代天文学重要成就。时至今日，人类从未停止对宇宙的探索。下列说法正确的是（ ）
A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置是固定不变的
B．我们认识到，宇宙是一个没有层次的天体结构系统
C．地球是太阳系里一颗相对很小的行星
D．宇宙中天体在不停地运动，其中地球是宇宙真正的中心
【答案】C
【详解】A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置也在变化之中，故A错误；
B．宇宙是一个有层次的天体结构系统，故B错误；
CD．宇宙中天体在不停地运动，银河系只是是宇宙的一个星系，地球是太阳系里一颗相对很小的行星，地球不是宇宙真正的中心，故C正确，D错误。
故选C。
11．在揭示大自然奥秘的道路上，无数科学家进行了不懈的探索。下列说法错误的是（　　）
A．汤姆逊发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的
B．卢瑟福建立了原子的核式结构模型
C．近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小粒子组成的
D．组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，其中地球是宇宙真正的中心
【答案】D
【详解】A．根据物理学史可知，汤姆逊发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，故A正确，不符合题意；
B．卢瑟福建立了原子结构的行星模型，即原子的核式结构，故B正确，不符合题意；
C．根据物理学史可知，近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小粒子组成的，故C正确，不符合题意；
D．太阳是太阳系的中心，太阳系只是银河系的一部分，而整个宇宙中有无数个类似银河系的星系，故D错误，符合题意。
故选D。
12．在揭示大自然奥秘的道路上，无数科学家进行了不懈的探索。下列说法中正确的是（　　）
A．汤姆生建立了原子的核式结构模型
B．电子的发现说明原子是可分的
C．银河系、地球、原子核、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的
D．组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，其中地球是宇宙的中心
【答案】B
【详解】A．卢瑟福最早提出了原子结构的行星模型，即原子的核式结构，故A错误；
B．汤姆生发现了电子(比原子小的带负电微粒)，从而揭示了原子是可以再分的，故B正确；
C．按照尺度由大到小的顺序排列应该是银河系、地球、分子、原子核，故C错误；
D．组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，地球是地月系的中心，太阳是太阳系的中心，太阳系只是银河系中的一部分，而整个宇宙中有无数个类似银河系的星系，所以地球不是宇宙的中心，故D错误。
故选 B。
13．按照物质世界主要物体的大致尺度从小到大顺序，排列正确的是（ ）
A．原子核、夸克、原子、分子、生物体、地球、太阳系、银河系
B．原子核、夸克、原子、分子、生物体、地球、银河系、太阳系
C．夸克、原子核、原子、分子、生物体、地球、银河系、太阳系
D．夸克、原子核、原子、分子、生物体、地球、太阳系、银河系
【答案】D
【详解】夸克是人类已知的最小微粒，夸克组成质子和中子，质子和中子组成原子核，原子核与核外电阻组成原子，分子组成重物体；而宇宙是一个有层次的天体系统，我们生存的地球是太阳系一颗普通的行星，而太阳又是银河系的一颗普通的恒星，而银河系与其它众多星系一起组成本星系团。
故选D。
14．关于地心说和日心说,下列说法正确的是(　)
A．宇宙的中心是太阳,所有行星都绕太阳做匀速圆周运动
B．地球是绕太阳运动的普通行星,月球是绕地球旋转的卫星,它绕地球做匀速圆周运动,同时还跟地球一起绕太阳运动
C．地心说的代表人物是托勒密,日心说的代表人物是哥白尼
D．地心说和日心说只是参考系不同,两者具有等同的价值
【答案】C
【详解】A. 太阳是太阳系的中心，而不是宇宙的中心，故A错误；
B. 地球是绕太阳运动的普通行星,月球是绕地球旋转的卫星,它绕地球运转，但不是匀速圆周运动，月球距离地球的距离有远有近，故而速度也是有快有慢，故B错误；
C. 地心说的代表人物是托勒密,日心说的代表人物是哥白尼，故C正确；
D. 日心说取代地心说是人类认识宇宙的一大进步，具有重要的科学价值，故D错误；
故选C。
二、多选题
15．在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（　　）
A．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是有结构的
B．可以用地球绕太阳运转的模型类比电子绕原子核的运行
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心
D．由银河系的直径大约为8万光年，可知光年是时间单位
【答案】AB
【详解】A．1897 年，英国物理学家汤姆生发现了原子中跑出的电子，从而揭示了原子是有结构的，打破了原子不可再分的传统观念，故A正确。
B ．地球绕太阳运转，电子绕原子核运行，它们在结构和运动模式上有一定的相似性，都存在中心天体和环绕天体，所以可以用地球绕太阳运转的模型类比电子绕原子核的运行，故B正确。
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，但太阳不是宇宙的中心。目前的科学研究表明，宇宙没有中心，或者说宇宙的中心在宇宙的每一个地方，故C错误。
D．光年是光在真空中一年所传播的距离，是长度单位，不是时间单位。银河系的直径大约为10万光年，这表明了银河系的巨大尺度，故D错误。
故选AB。
16．人类对物质世界两极的探索永未停步，下列说法正确的是（ ）
A．对微观世界的探索是由大到小不断深入的
B．电子的发现说明原子核是由更小的微粒组成
C．“中国天眼”射电望远镜使人类对宇宙的探索越来越远
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统
【答案】ACD
【详解】A．物质是由分子组成的，分子又由原子组成的，原子又由原子核和核外电子组成等，因此对微观世界的探索是由大到小不断深入的，故A正确；
B．由于原子是由原子核和核外电子组成，因此电子的发现，说明原子是由更小的微粒组成，故B错误；
C．“中国天眼”射电望远镜能捕捉到远在百亿光年的射电信号，弄清宇宙结构是如何形成和演化的，揭示宇宙诞生演变的奥秘，因此使得人类对宇宙的探索越来越远，故C正确；
D．对宇宙的组成常识可知，宇宙是一个有层次的天体结构系统，故D正确。
故选ACD。
17．人类对物质世界奥秘的探索从未停步，下列说法正确的是（ ）
A．固体分子是静止不动的
B．电子的发现说明原子是由更小的微粒组成的
C．太阳是宇宙的中心
D．“中国天眼” 500米口径球面射电望远镜（简称FAST）使人类对宇宙的探索越来越深
【答案】BD
【详解】A．物质是由分子组成的，组成物质的分子永不停息地做无规则运动，不是静止不动的，故A错误；
B．由于原子是由原子核和核外电子组成，因此电子的发现，说明原子是由更小的微粒组成，故B正确；
C．根据天文研究可知，太阳不是宇宙的中心，故C错误；
D．“中国天眼”射电望远镜能捕捉到远在百亿光年的射电信号，弄清宇宙结构是如何形成和演化的，揭示宇宙诞生演变的奥秘，因此使得人类对宇宙的探索越来越远，故D正确。
故选BD。
三、填空题
18．在太阳系中，地球属于 （选填“恒星”或“行星”）。如图所示的是氦原子的行星模型示意图，在原子核外绕核高速旋转的是 （选填“电子”或“质子”），它带 电荷（选填“正”或“负”）。
【答案】 行星 电子 负
【详解】[1]由太阳系中九大行星可得，地球是行星。
[2]在原子内部，电子绕原子核高速旋转，质子是原子核的组成部分。
[3]质子带正电，电子带负电，中子不带电。
19．物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，位于原子中心的是 ，周围有绕其运动的 ，科学家提出了多种原子模型，在如图所示的两种模型中， （选填“甲”或“乙”）是卢瑟福提出的原子模型。从宏观到微观，从天体到原子，都有很多惊人的相同规律，宇宙是一个有 的天体结构系统，如图丙所示，是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转这与卢瑟福的原子结构模型十分相似，其中原子核相当于太阳，绕核运动的 就相当于行星。
【答案】 原子核 核外电子 乙 层次 电子
【详解】[1][2]原子核位于原子的中心位置，核外电子在周围绕其运动。
[3]卢瑟福建立的是原子核式结构模型，原子核在中间，电子在周围绕其运动，故选乙图。
[4]宇宙由不同的天体系统组成，这些系统按照一定的层次关系相互关联，即宇宙是一个有层次的天体结构系统。
[5]卢瑟福建立的原子核式结构模型与太阳系的模型十分相似，其中原子核相当于太阳系中的太阳，绕核运动的电子相当于行星。
20．如图所示，是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与原子的 结构模型十分相似，其中，原子核相当于太阳，绕核运动的 就相当于行星。
【答案】 核式 电子
【详解】[1][2]太阳系中的行星围绕恒星太阳运转，原子中的核外电子围绕原子核运转，原子中的核外电子如同太阳系中的行星，原子核如同太阳，所以太阳系与原子的核式结构模型相似。
21．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时，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。在黑洞情况下，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 （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 1（s 1） C．米 D．秒（s）
【答案】(1)C
(2)不变
(3)变大
(4)B
【详解】（1）由材料可知，在银河系中心的天体是“人马座A”，属于黑洞对象之一，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选C。
（2）质量是物体的一种属性，物体的质量不随形状、物态和位置、体积的变化而改变，因此假设一艘宇宙飞船靠近黑洞，它的质量会不变。
（3）由材料可知，在黑洞情况下，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，所以在黑洞形成的过程中，密度会变大。
（4）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，由此可知，速度的单位是m/s，路程的单位是m，可推理得出哈勃常数H的单位是秒-1（s-1），故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
【链接中考】
1．（2026·吉林长春·中考真题）下列物体空间尺度最小的是（　　）
A．太阳 B．地球 C．月球 D．篮球
【答案】D
【详解】太阳、地球、月球都是星球，尺度较大，地球是太阳的行星，月球是地球的卫星，篮球不是星球，尺度较小，所以尺度最小的是篮球，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
2．（2026·山东威海·中考真题）地球绕太阳一周的时间为1个“地球年”，水星、金星、火星、木星、土星绕太阳一周的时间依次为0.24、0.62、1.88、11.86、29.46个“地球年”。火星绕太阳一周的时间为1个“火星年”，若以“火星年”为时间单位，绕太阳一周时间最短的是（　　）
A．水星 B．地球 C．木星 D．土星
【答案】A
【详解】火星年与地球年的关系为：1火星年=1.88地球年。
水星的火星年为
地球的火星年为
木星的火星年为
土星的火星年为
所以若以“火星年”为时间单位，绕太阳一周时间最短的是水星，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3．（2026·吉林·中考真题）下列物体中，空间尺度最大的是（　　）
A．太阳系 B．人 C．原子核 D．地球
【答案】A
【详解】太阳系包含地球等天体，空间尺度极大； 人是地球上的生物个体，空间尺度远小于地球； 原子核是原子的核心部分，空间尺度极小； 地球是太阳系中的行星，空间尺度小于太阳系。 所以空间尺度最大的是太阳系，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
4．（2026·河南·中考真题）从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（　　）
A．太阳系 B．原子 C．地球 D．电子
【答案】D
【详解】太阳系的直径约为数十亿千米，是四个选项中最大的；原子的直径约为10-10米，比电子大；地球的直径约为1.2×104千米，远大于原子和电子；电子属于亚原子粒子，其经典半径约为2.8×10-15米，尺度最小，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
5．（2026·江苏扬州·中考真题）对《宇宙探秘》相关内容进行梳理，图中①、②位置内容填写正确的是（ ）
A．宇宙大爆炸、中国天眼 B．星系远离我们、中国天眼
C．宇宙大爆炸、开普勒望远镜 D．星系远离我们、开普勒望远镜
【答案】A
【详解】现代宇宙观核心理论是宇宙大爆炸理论，星系远离我们是证明宇宙膨胀的直接观测证据而不是理论。开普勒望远镜是早期光学望远镜，并非现代探测宇宙的核心设备。中国天眼是500米口径球面射电望远镜，是目前世界最大单口径射电望远镜，属于现代探测宇宙的前沿设备，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第3节 探索宇宙
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1飞出地球 1
题型2 从地心说到日心说 3
【能力培优练】 7
【链接中考】 18
【重难题型讲解】
题型1 飞出地球
我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系这个大家庭里一颗相对很小的行星.太阳系除了太阳这个唯一的恒星外，至今已发现还有八大行星、66颗卫星、2000多颗有正式命名或编号的小行星，以及数量可观的彗星和流星.
1.太阳系示意图
2.太阳系八颗行星部分近似数据
3.太阳系八颗行星示意图
4.银河系中有非常多像太阳这样的恒星，除太阳以外，距地球最近的恒星是半人马座的比邻星.
它与地球之间的距离约是40万亿km.光从比邻星出发大约需要4.2年才能到达地球.
5.人们发现银河系以外还有类似银河系一样庞大的恒星集团.比如：仙女座星系、猎犬座星系，目前人类已经发现了超过100亿个河外星系.
仙女座河外星系是离银河系比较近的一个星系.
从仙女座发出的光需要200万年才能到达地球，也就是说，我们在夜空中所见到的仙女座已是200万年以前的仙女座了.
展望未来，人类探索宇宙的步伐将会不断加快，在太空建立永久性的居住地将不会是人类的幻想.
【典例1-1】关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．柳絮漫天飞舞，说明分子在做永不停息地无规则运动
B．“破镜难圆”说明分子间有排斥力
C．电子的发现说明原子核是由更小的微粒组成
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统
【典例1-2】下列物体空间尺度最小的是（　　）
A．太阳 B．地球 C．月球 D．篮球
跟踪训练1中国航天从“天宫”建站到“嫦娥”奔月，从“天问”探火到“羲和”追日，一步步迈进探索星辰大海的伟大征程。下列空间尺度最小的是（　　）
A．“天宫” B．月球 C．地球 D．太阳
跟踪训练2关于宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．地球是宇宙的中心
B．宇宙是一个没有层次的天体结构系统
C．月球是太阳的卫星
D．宇宙是有起源的，并且是不断膨胀、演化的
题型2 从地心说到日心说
1.中国古人很早就对星空进行观察并根据星象制定历法.
2.地心说
在欧洲，在宗教的影响下，人们长期认为地球是宇宙的中心.
观点：地球居于中心，太阳和其他行星围绕地球转动.这种理论影响人们的思想达千年之久.
3.日心说
15世纪末期，欧洲文艺复兴运动解放了人的思想，日心说为人类开创了一个对宇宙进行科学探索的伟大时代.
1543年，哥白尼通过几十年的观察与分析，提出了“日心说”.
4.公元1609年，伽利略用自制的天文望远镜第一次揭开了太阳系神秘面纱.
5.1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书，为探索宇宙奠定了坚实的为探索宇宙奠定了坚实的理论基础.
1846年，科学家根据牛顿发现的万有引力定律，预测天王星外还存在一颗未知的行星.并根据万有引力定律计算出了这颗行星的运动轨道.在预测的轨道上就发现了这颗后来被命名为“海王星”的行星.
6.到了20世纪，人类终于梦想成真，踏上了太空的旅程.
(1)“旅行者”2号探测器飞临海王星
(2)1957年10月，世界上第一颗人造卫星发射成功.
(3)1961年4月12日，人类第一次乘飞船进入太空.
(4)1969年7月20日，“阿波罗”11号飞船首次使人类踏上了地球以外的土地——月球，迈出了人类历史的一大步.
(5)2003年10月16日，我国首位航天员杨利伟乘坐中国自己研制的“神舟五号”飞船升空.
这是中国人对世界航天事业作出的伟大贡献.
(6)2011年11月3日，我国“神舟八号”与“天宫一号”目标飞行器在外太空成功交会对接，这是我国航天史上的又一突破.
(7)2024年6月2日，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务.
【典例2-1】下列有关物理学史描述正确的是（ ）
A．哥白尼——地心说 B．卢瑟福——原子的核式结构模型
C．伽利略——惯性定律 D．托里拆利——杠杆的平衡条件
【典例2-2】下列有关物理学史描述中正确的是（　　）
A．哥白尼提出“地心说”
B．牛顿最早研究了光的色散现象
C．伽利略总结出了杠杆平衡条件
D．卢瑟福发现了电子
跟踪训练1为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索，下列说法错误的是（　　）
A．在天文学中，用“光年”作为时间单位
B．卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型
C．哥白尼的“日心说”否定了影响人类达千年之久的“地心说”，有力推动人类文明进步
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的
跟踪训练2在探索宇宙过程中， （选填“托勒密”或“哥白尼”）创立了“日心说”。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离；同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在 （选填“膨胀”或“收缩”）的结论。
【能力培优练】
1．万华同学学习物理后，对微观粒子和宇宙相关知识进行了归纳，下列说法错误的是（　　）
A．太阳是恒星，它是太阳系的中心
B．铁丝很难拉断，说明分子间有引力
C．用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的负电荷，是从毛皮上转移来的
D．汤姆生通过研究，建立了原子核式结构模型
2．关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B．原子由质子和中子构成，质子和中子则由更小的夸克构成
C．电子的发现说明原子是可分的
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，恒星是绝对不动的
3．为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索。小明根据学习做了如下笔记：①汤姆孙发现了电子，从而说明原子核是可分的；②卢瑟福在实验的基础上提出了类似行星绕日的原子核式结构模型；③在天文学中，用“光年”作为时间的单位；④在太阳系中，行星绕太阳旋转，卫星绕行星旋转。其中正确的是（　　）
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
4．从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（　　）
A．太阳系 B．原子 C．地球 D．电子
5．关于粒子和宇宙的认识，正确的是（　　）
A．光年是时间的单位
B．在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了质子
C．质子、中子和电子就像行星绕太阳运动一样在绕原子核运动
D．银河系、地球、分子、原子核是按照尺度由大到小的顺序排列的
6．下列物体的空间尺度由大到小排列正确的是（　　）
A．太阳系、银河系、地球、人 B．夸克、分子、人、地球
C．地球、人、分子、原子核 D．银河系、太阳系、夸克、原子核
7．关于物质结构的说法，不正确的是（　　）
A．摩擦起电的过程中发生了电荷的转移
B．原子核由带正电的质子和带负电的电子组成
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是不断膨胀、演化的
D．用梳子梳理头发，头发会随梳子“飘起”，这是由于异种电荷相互吸引
8．关于粒子与宇宙，下列说法正确的是
A．用鼻子嗅气味来鉴别酱油和醋，说明分子间存在引力
B．卢瑟福提出原子的核式结构模型
C．摩擦起电的过程中，带正电的物体得到了质子
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心
9．地球是我们的家园，在太阳系中地球属于（ ）
A．恒星 B．行星 C．彗星 D．卫星
10．中国天文学发展历史非常悠久，如图是陈列在大洋湾景区内的青铜制“浑天仪”，是中国古代天文学重要成就。时至今日，人类从未停止对宇宙的探索。下列说法正确的是（ ）
A．太阳是银河系中数以亿计恒星中的一颗普通恒星，恒星的位置是固定不变的
B．我们认识到，宇宙是一个没有层次的天体结构系统
C．地球是太阳系里一颗相对很小的行星
D．宇宙中天体在不停地运动，其中地球是宇宙真正的中心
11．在揭示大自然奥秘的道路上，无数科学家进行了不懈的探索。下列说法错误的是（　　）
A．汤姆逊发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的
B．卢瑟福建立了原子的核式结构模型
C．近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小粒子组成的
D．组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，其中地球是宇宙真正的中心
12．在揭示大自然奥秘的道路上，无数科学家进行了不懈的探索。下列说法中正确的是（　　）
A．汤姆生建立了原子的核式结构模型
B．电子的发现说明原子是可分的
C．银河系、地球、原子核、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的
D．组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，其中地球是宇宙的中心
13．按照物质世界主要物体的大致尺度从小到大顺序，排列正确的是（ ）
A．原子核、夸克、原子、分子、生物体、地球、太阳系、银河系
B．原子核、夸克、原子、分子、生物体、地球、银河系、太阳系
C．夸克、原子核、原子、分子、生物体、地球、银河系、太阳系
D．夸克、原子核、原子、分子、生物体、地球、太阳系、银河系
14．关于地心说和日心说,下列说法正确的是(　)
A．宇宙的中心是太阳,所有行星都绕太阳做匀速圆周运动
B．地球是绕太阳运动的普通行星,月球是绕地球旋转的卫星,它绕地球做匀速圆周运动,同时还跟地球一起绕太阳运动
C．地心说的代表人物是托勒密,日心说的代表人物是哥白尼
D．地心说和日心说只是参考系不同,两者具有等同的价值
二、多选题
15．在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（　　）
A．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是有结构的
B．可以用地球绕太阳运转的模型类比电子绕原子核的运行
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心
D．由银河系的直径大约为8万光年，可知光年是时间单位
16．人类对物质世界两极的探索永未停步，下列说法正确的是（ ）
A．对微观世界的探索是由大到小不断深入的
B．电子的发现说明原子核是由更小的微粒组成
C．“中国天眼”射电望远镜使人类对宇宙的探索越来越远
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统
17．人类对物质世界奥秘的探索从未停步，下列说法正确的是（ ）
A．固体分子是静止不动的
B．电子的发现说明原子是由更小的微粒组成的
C．太阳是宇宙的中心
D．“中国天眼” 500米口径球面射电望远镜（简称FAST）使人类对宇宙的探索越来越深
三、填空题
18．在太阳系中，地球属于 （选填“恒星”或“行星”）。如图所示的是氦原子的行星模型示意图，在原子核外绕核高速旋转的是 （选填“电子”或“质子”），它带 电荷（选填“正”或“负”）。
19．物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，位于原子中心的是 ，周围有绕其运动的 ，科学家提出了多种原子模型，在如图所示的两种模型中， （选填“甲”或“乙”）是卢瑟福提出的原子模型。从宏观到微观，从天体到原子，都有很多惊人的相同规律，宇宙是一个有 的天体结构系统，如图丙所示，是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转这与卢瑟福的原子结构模型十分相似，其中原子核相当于太阳，绕核运动的 就相当于行星。
20．如图所示，是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与原子的 结构模型十分相似，其中，原子核相当于太阳，绕核运动的 就相当于行星。
21．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时，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。在黑洞情况下，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 （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 1（s 1） C．米 D．秒（s）
【链接中考】
1．（2026·吉林长春·中考真题）下列物体空间尺度最小的是（　　）
A．太阳 B．地球 C．月球 D．篮球
2．（2026·山东威海·中考真题）地球绕太阳一周的时间为1个“地球年”，水星、金星、火星、木星、土星绕太阳一周的时间依次为0.24、0.62、1.88、11.86、29.46个“地球年”。火星绕太阳一周的时间为1个“火星年”，若以“火星年”为时间单位，绕太阳一周时间最短的是（　　）
A．水星 B．地球 C．木星 D．土星
3．（2026·吉林·中考真题）下列物体中，空间尺度最大的是（　　）
A．太阳系 B．人 C．原子核 D．地球
4．（2026·河南·中考真题）从浩瀚宇宙到微观世界，物体空间尺度大小各异。下列物体中尺度最小的是（　　）
A．太阳系 B．原子 C．地球 D．电子
5．（2026·江苏扬州·中考真题）对《宇宙探秘》相关内容进行梳理，图中①、②位置内容填写正确的是（ ）
A．宇宙大爆炸、中国天眼 B．星系远离我们、中国天眼
C．宇宙大爆炸、开普勒望远镜 D．星系远离我们、开普勒望远镜21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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