高中物理教科版 (2019)必修 第二册3 宇宙的起源和演化优秀巩固练习

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5.3宇宙的起源和演化同步练习教科版（    2019）高中物理必修第二册

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 温度较低的恒星，在天空中呈现

A. 暗红色 B. 黄色 C. 白色 D. 蓝色

2. 我们观测到的恒星有超巨星、巨星、主序星、白矮星和_______星。右图为恒星质量和寿命的关系图，估计一颗质量为太阳倍的恒星能存在_______年。横线上正确填写的选项是

A. 北极星  亿年
B. 中子星  亿年
C. 中子星  亿年
D. 黑洞    亿年
 

3. 下列均属于有坚硬岩石外壳的行星是

A. 水星、火星、木星、土星 B. 水星、金星、地球、火星
C. 地球、火星、木星、土星 D. 水星、金星、火星、木星

4. 除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是

A. 碳 B. 钠 C. 铁 D. 氢

5. 关于星系，下述正确的是

A. 星系是由宇宙中的恒星、气体和尘埃组成的
B. 银河系是一种不规则星系
C. 银河系中恒星只有少量的几颗
D. 太阳处于河外星系中

6. 宇宙射线中存在高能带电粒子，假如大气层被破坏，这些粒子就会到达地球，从而给地球上的生命带来危害，根据地磁场的分布特点，判断下列说法中正确的是

A. 地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱
B. 地磁场对直射地球的宇宙射线无阻挡作用
C. 直射到赤道上空的宇宙射线中带正电的粒子将会向东偏转
D. 直射到赤道上空的宇宙射线中带负电的粒子将会向东偏转

7. 恒星的寿命取决于恒星的

A. 质量 B. 温度 C. 体积 D. 成分

8. 一颗恒星的寿命取决于

A. 体积 B. 质量 C. 温度 D. 离地球的距离

9. 恒星的周年视差证明了

A. 地球绕其轴心运动 B. 地球绕着太阳运动
C. 月球绕地球运动 D. 太阳质量远远大于地球质量

10. 根据恒星的分类，太阳属于

A. 超巨星 B. 巨星 C. 主序星 D. 白矮星

二、填空题（本大题共3小题，共12.0分）

11. 根据气体吸收谱线的红移现象推算，有一类星体远离我们的速度高达到光速的，即每秒万公里．则在该类星体上测得它发出光的速度是______，我们观测到它的体积比它实际体积______ 填“大”或“小，该类星体上的介子平均寿命比在地球上______ 填“长，或“短”．
12. 假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是，中子的质量是，氦核同位素的质量是。
    聚变的核反应方程式是______，在聚变核反应中释放出的能量为______保留两位有效数字
    若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为，已知各核子比结合能分别为、、，求此核反应过程中释放的核能______。
13. 核能与其他能源相比具有能量大、地区适应性强的优势。在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。
    核反应方程式，是反应堆中发生的许多核反应中的一种，为中子，为待求粒子，为的个数，则为______，______。以、、分别表示、、核的质量，、分别表示中子、质子的质量，为真空中的光速，则在上述核反应过程中放出的核能______。
    已知有一种同位素，比核多个中子。某时刻，有一个这样的同位素核由静止状态发生衰变时放出的粒子的速度大小为，试写出衰变的方程______，并求出衰变后的残核初速度______。

三、简答题（本大题共1小题，共3.0分）

14. 太空中有时会发生恒星爆炸，产生所谓的超新星。恒星爆炸时会突然变得比以前亮得多。它们离我们很远，所发出的光要经过许多年才能到达地球，因此我们看到的恒星爆炸的光实际上是在很多年以前发出的。从那个时候起，光一直在向地球传播着。我们看到的恒星爆炸的光是白光，而不是在不同时间到达的各种色光，根据这一事实，你可以推断出什么结论？
    
    
    
    
    
    
     

四、综合题（本大题共2小题，共24.0分）

15. 关于宇宙起源，目前比较有影响的理论是什么？
    
    
    
    
    
    
     
16. 下列说法正确的是________在给出四个选项中，只有一项是符合题目要求的

A. 物体做受迫振动的频率等于固有频率

B. 光纤通信利用了光的全反射原理

C. 用同一套装置做杨氏双缝干涉实验，光的波长越大，相邻两亮条纹中心间距越小

D. 根据狭义相对论，物体运动时的质量小于静止时的质量

如图所示，某透明介质的截面为半圆，为其直径。该介质对红光的折射率为，对紫光的折射率为。现分别将一细束紫光和红光沿方向从真空射入透明介质，与透明介质截面在同一竖直面内。求紫光和红光从点射入透明介质到第一次到达圆形曲面的传播时间之比。

答案和解析

1.【答案】
 

【解析】解：恒星的颜色显示了它的温度，温度较低的恒星，在天空中呈现暗红色。
故A正确，BCD错误；
故选：。
任何恒星都具有一种在其自身的引力作用下发生坍缩的倾向，但是当它坍缩时，它的内部会变得越来越热．而当它的内部温度越来越高时，这颗恒星就有一种发生膨胀的倾向．最后，两种倾向会达到平衡．结果，这颗恒星便达到了某种固定的大小．一颗恒星的质量越大，为了平衡这种坍缩所需要的内部温度就越大，因而它的表面温度也就越高．恒星的颜色显示了它的温度．
本题考查恒星表面温度，关键是明确恒星的温度与恒星的质量有关，要记住一些常识，基础题目．
 

2.【答案】
 

【解析】解：我们观察到的恒星有超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星。利用恒星质量和寿命图得一颗质量为太阳倍的恒星对应纵轴的数值是亿年。故ABD错误，C正确。
故选：。
我们观察到的恒星有超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星；利用恒星质量和寿命图得一颗质量为太阳倍的恒星对应纵轴的数值是亿年。
本题考查了恒星发展变化历程以及恒星质量和寿命图。这是基础知识，难度不大。
 

3.【答案】
 

【解析】解：通过观测，水星表面具有许多陨石坑而且十分古老，故水星具有岩石外壳；金星、地球、火星经过探测说明具有岩石外壳；
而土星与木星是气态星球，木星由的氢和的氦及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成；土星有一个类似的组成；
故ACD错误，B正确；
故选：。
岩质行星是指以硅酸盐岩石为主要成分的行星，别名又叫“岩石行星”与气体巨星有极大的不同，气体巨星可能没有固体的表面，而主要的成分是氢、氦和存在不同物理状态下的水．
恒星有极限质量，超过会坍塌成黑洞．气体行星也有极限质量，超过会变恒星．岩石类地行星同样存在极限质量．
 

4.【答案】
 

【解析】

【分析】

恒星的成分都差不多．氢元素，氦，有同位素存在，二次恒星，类日恒星会有少量的和。

解答本题要熟记有关恒星的相关知识，然后逐一判断。

【解答】

正常恒星大气的化学组成与太阳大气差不多，按质量计算，氢最多，氦次之，其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、镁、铁、硫等，
除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是氢。
故选D。

5.【答案】
 

【解析】解：、星系是由宇宙中的恒星、气体和尘埃组成的系统，故A正确；
B、在误差范围内可以认为银河系是椭圆星系，不属于不规则星系；故B错误；
C、银河系中恒星很多，故C错误；
D、太阳处在银河系中，不在河外星系，故D错误．
故选：．
在宇宙中，由两颗或两颗以上星球所形成的绕转运动组合体或集合体叫做星系；注意明确星系的组成结构；并明确太阳为银河系内众多的恒星之一．
本题考查了星系的概念，要知道太阳处于银河系中，是其中众多恒星中的一个．
 

6.【答案】
 

【解析】

【分析】

根据地球磁场的分布，由左手定则可以判断粒子的受力的方向，从而可以判断粒子的运动的方向．同时明确粒子受洛伦兹力的大小，分析阻挡作用的强弱。 
本题考查了地球磁场的分布特点和左手定则的应用，掌握好左手定则即可判断粒子的受力的方向，从而判断粒子的运动情况，不能简单的只是比较磁场的强弱。

【解答】

在南北两极，地磁场沿竖直方向，垂直射向地球表面的宇宙射线在南北两极几乎不受磁场力作用，地磁场对粒子的阻挡能力最弱；在赤道上，地磁场沿水平方向，对垂直射向地球的宇宙射线阻挡能力最强，故AB错误； 
高能带电粒子到达地球受到地磁场的洛伦兹力作用，发生偏转，根据左手定则直射到赤道上空的宇宙射线中带正电的粒子将会向东偏转，带负电的粒子将会向西偏转，故C正确，故D错误；

故选C。

7.【答案】
 

【解析】

【分析】

恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短。
本题考查学生对恒星的理解，这要求在平时的学习中要对积累相关的知识，做到处处留心。

【解答】

恒星的寿命取决于恒星的质量，恒星的质量越大说明寿命越短，是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧，故A正确，BCD错误。
故选A。
 

8.【答案】
 

【解析】解：恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈，故ACD错误，B正确．
故选：．
知道恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短，反之亦然．
本题考查学生对恒星的理解，这要求在平时的学习中要对积累相关的知识，但此题极易出错．
 

9.【答案】
 

【解析】解：离太阳较远的恒星在天空中的位置相对不变，但由于地球绕太阳运动，比较近的恒星在一年内与较远的恒星的相对位置会发生变化，依据这一原理的测距方法就叫做周年视差法，故ACD错误，B正确；
故选：。
 

10.【答案】
 

【解析】解：根据恒星在赫罗图的位置，将恒星划分为白矮星、主序星、巨星、超巨星；而太阳处在主序星的位置，故C正确，ABD错误；
故选：。
根据恒星演化，结合恒星的寿命与太阳质量的比值与恒星寿命的关系，即可确定太阳的位置。
对这些天体演变知识要有所认知，恒星寿命与其质量的关系是解题的关键。
 

11.【答案】；小；长
 

【解析】解：在该类星体上测得它发出光的速度等于，根据相对论效应可知，我们观测到它的尺寸比它实际尺寸小，则观测到它的体积比它实际体积也小，该类星体上的介子平均寿命比在地球上长．
故答案为：，小，长，
根据相对论效应分析类星体上测得它发出光的速度的大小，确定我们观测到它的体积与它实际体积的大小关系，以及该类星体上的介子平均寿命与在地球上平均寿命的关系．
要理解并掌握爱因斯坦相对论的基本原理：光速不变原理、尺缩效应和钟慢效应．
 

12.【答案】   
 

【解析】解：聚变的核反应方程：
核反应过程中的质量亏损为
释放的核能为
核反应过程中释放的核能：
故答案为：，，
、先求出核反应中质量亏损，再由爱因斯坦质能方程，求出核反应中释放的核能；
、反应释放的核能
本题考查应用质能方程研究核反应中质量亏损的能力。另外要知道核反应向平均结合能增大的方向进行，要释放能量。
 

13.【答案】中子      
 

【解析】解：由核电荷数守恒知的电荷数为，故为中子；由质量数守恒知；
由题意知核反应过程中的质量亏损，由质能方程释放的核能：；
已知有一种同位素，比核多个中子，则其质量数为，某时刻，有一个这样的同位素核由静止状态发生衰变，根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程为：
设衰变后的残核初速度大小为，规定放出的粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律，得：

解得：
故答案为：中子，，；
，。
核反应过程中质量数与核电荷数守恒，根据质量数与核电荷数守恒求出的核电荷数，求出的大小；求出核反应过程中的质量亏损，然后由质能方程求出释放的能量；
根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程，根据动量守恒定律求出反冲速度。
本题考查了动量守恒定律、核反应等基础知识点，要求同学们能根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；求出核反应的质量亏损，应用质能方程即可求出核反应释放的能量。
 

14.【答案】答：我们看到的恒星爆炸的光是白光，而不是在不同时间到达的各种色光，说明各种频率的色光传播过程波速相等，都等于光速。
 

【解析】我们看到的恒星爆炸的光是白光，而不是在不同时间到达的各种色光，可见各种频率的色光光速相等。
真空中的光速虽是常识，但应理解识记，会用这一知识判断一些问题，计算宇宙间的距离。
 

15.【答案】解：比较有影响的理论是大爆炸宇宙学，即认为我们的宇宙是在约亿年以前从一个尺度极小的状态发展演化出来的。年美国天文学家哈勃发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开的速度越大。后来的分析表明，这是由于我们所处的宇宙正在膨胀，因此星系间距离在不断增大，在任何地方看起来，其他星系都在远离自己。
答：见解析。
 

【解析】一种普通为人们所接受的理论是：宇宙起源于一次大爆炸，这次大爆炸将物质投射到四面八方。
该题考查宇宙大爆炸的理论，知识点较偏，但属于基础性的知识内容，多加积累即可做好这一类的题目。
 

16.【答案】
解：设任一光线的入射角为，折射角为，光在玻璃中传播的路程是，半圆柱的半径为则光在玻璃中的速度为：
由几何知识得：
，
则光在玻璃传播时间为：

由折射定律得：
则得：
由题知，入射角相同，、相等，所以时间相同，时间之比为：。
 

【解析】

【分析】
本题考查受迫振动、全反射、双缝干涉、相对论等内容，试题难度一般
【解答】
A.物体做受迫振动的频率等于外部驱动力的频率，故A错误
B.光纤通信利用了光的全反射原理，故B正确
C.根据，可知光的波长越大，则相邻两亮条纹中心间距越大，故C错误
D.根据狭义相对论中质速关系可知物体运动时的质量大于静止时的质量，故D错误．
故选B．
研究任一光线根据求光在玻璃中的速度由几何知识求得光在玻璃通过的路程，即可得到光在玻璃传播时间的表达式，再求解时间之比．