1、高考资源网（） 您身边的高考专家4.7 小粒子与大宇宙 每课一练（粤教版选修3-5）基础达标1.下列说法中正确的是（ ）A.太阳是宇宙的中心B.太阳系中只存在太阳和它的八大行星C.太阳系由太阳和若干行星及它们的卫星和彗星组成D.以上说法都正确解析：太阳系中以太阳为中心，有八大行星绕太阳运行，有的行星还有卫星，除此外还有2 000多颗比较小的小行星和彗星等，所以叙述较完整的是C项.通常我们所说的九大行星是指太阳系中较大的几颗行星，太阳系的组成中还有小行星和彗星.答案：C2.现在，科学家们正在设法探寻“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电
2、荷量，但电荷的符号相反.据此，若有反粒子，它的质量数和电荷数为多少？解析：因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反.所以，反粒子质量数为4，电荷数为-2.答案：4 -23.关于宇宙的成因，目前比较容易被接受的是宇宙起源于_.解析：目前关于宇宙成因有许多说法，其中具代表性和多数科学家所接受的是“大爆炸”学说，认为宇宙起源于一次大爆炸.尽管“大爆炸”学说受到很多人支持，但仍有很多不解之谜.答案：大爆炸4.1997年8月26日在日本举行的国际学术会上，德国的研究组宣布了他们的研究成果，银河系的中心可能存在一个大黑洞，他们的根据是用口径为3.5 m的天文望远镜对猎户座中
3、位于银河系中心附近的星系进行近六年的观测，所得到的数据，他们发现银河系中心约60亿千米的星系正以2 000千米每秒的速度围绕银河系中心旋转.根据上面的数据，试在经典力学范围内（见提示），通过计算确认，如果银河系中心确实存在黑洞的话，其最大半径是多少？（最后结果保留一位有效数字，引力常数G=6.6710-11Nm2kg-2）提示：（1）黑洞是一种密度极大的天体，其表面的引力是如此之强，以致包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用；（2）计算中可以采用拉普拉斯黑洞模型，即使墨洞表面的物体初速等于光速也逃脱不了引力的作用.解析：设黑洞质量为M，由题中信息“银河系的中心可能存在一个大黑洞，距银河系中
4、心约60亿 km的星体正以2 000 km/s的速度围绕银河系中心旋转”可以得到这样一个理想模型：质量为m的星体绕银河系中心做圆周运动，则,得M=3.61035 kg.由拉普拉斯黑洞模型的信息得到：若质量为m的物体能以光速在其表面环绕飞行，而不会离去，则,得r=R=3108m.当物体速度vc时，,得rc,所以Rc，由以上的三个关系可得R=4.21010（光年）.答案：(1)2.93 km (2)4.21010（光年）7.天文观测表明：几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大，也就是宇宙在膨胀.不同星体的退行速度v和它们
5、离我们的距离r成正比，即v=Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定.为解释上述现象，有人提出一个种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的.假设大爆炸后各星体即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，这一结果与上述天文观测一致.由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算公式为T=_.解析：题中提供两个信息，一是宇宙在膨胀时，各星体以不同的速度向外匀速运动，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=Hr；二是各星体匀速运动，设想我们位于其中心.取大爆炸后的速度分别为v1、v2的两个星体研究（v1v2）.设大爆炸开始到
6、现在经过的时间为T，由于各星体做匀速运动，物理模型如下图所示.则两个星体的位移应满足：r1=v1T,r2=v2T,根据r=vT，结合题中的v=Hr，可分析得到：T=1010年答案：1010年 拓展探究8.彗星拖着长长的尾巴，时而出现于黎明的东方，时而划破晴夜的长空.对于彗星的观察，我国从殷商时代就有了关于彗星的观察记录，并为后人留下了珍贵的资料，其中在春秋中记载的观察彗星的资料，被公认为是世界上哈雷彗星的最早记录，比欧洲关于彗星的记录早了几百年.在西方研究彗星的众多科学家中，英国物理学家哈雷对彗星的研究最为深入，他不仅对彗星进行天文观察，而且还对彗星的轨道进行了定量的计算，1705年，他在彗星
7、天文学一书中计算了彗星的24个轨道.在现在已知的1 600颗彗星中，人们对其中的600颗已确定了它们的轨道.下面是关于彗星的几个问题：（1）经过观察与研究，人们发现彗星绕太阳运行的轨道一般为椭圆、抛物线或双曲线.彗星轨道的形状是由彗星的能量所决定的.试问著名的哈雷彗星的运行轨道是椭圆，还是抛物线，还是双曲线？为什么？（2）据科学家研究发现，彗星是由稀薄气体、冰冻团块、甲烷、氨、干冰等组成.彗星中还有含钾、钙、锰、钠和铁等物质，试说明人们是运用什么方法知道彗星中含有上述物质的？（3）1994年，曾经发生了一个轰动世界的天文奇观，一颗命名为“苏梅克列维9号”的彗星断裂成了21块（其中最大的一块线度
8、约4 km）,以60 km/s的速度连续地向木星撞去，这就是著名的彗木相撞现象.苏梅克列维9号彗星中的第一块碎片于格林尼治时间7月16日20时15分落入木星大气层向木星撞去，撞击后产生的多个火球绵延近1 000 km.设想苏梅克列维9号彗星分裂时有一块碎块的质量为1012 kg，它相对于木星的速度为600 m/s,求它与木星相撞过程中损失的机械能为多少？ （4）苏梅克列维9号彗星中的第一个碎块于格林尼治时间7月16日20时15分落入木星大气层向木星撞去，放出了相当于81020 J的巨大能量.已知一个铀235裂变时可放出约200 MeV的能量，试估算：苏梅克列维9号彗星中的第一个碎块与木星相撞所
9、释放的能量相当于多少千克的铀235发生了裂变？解析：（1）哈雷彗星是一颗周期彗星，人们最近的一次观察到它是在1986年，预计在2062年哈雷彗星会再一次光临地球“做客”.哈雷彗星的周期为76年，由此可见哈雷彗星的运行轨道应该是椭圆.（2）当彗星造访地球时，可以对其进行光谱分析，通过对彗星光谱的分析，我们可以知道彗星中含有钾、钙、钠、铁等物质.（3）这个彗星碎块与木星相撞的过程中损失的机械能等于其与木星相碰前瞬间的动能，则有E=1.81011 J.(4)我们先计算一个铀235裂变放出的核能是多少焦？E=21081.610-19 J,我们再计算多个铀235裂变后可放出81020 J的能量，即n=2
10、.51031(个),则约相当于发生裂变的铀的质量m=23510-3=9.8106 kg答案：(1)椭圆 （2）光谱分析 （3）1.81017J (4)9.8106 kg9.(2006江苏高考，18)天文学家测得银河系中氦的含量约为25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙中诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部氢核聚变反应生成的.（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（）.同时放出2个正电子（）和2个中微子（e），请写出该氢核聚变反应的方程式，并计算一次反应释放的能量.（2）研究表明，银河系的年龄为t=3.81017 s，每秒钟银河系产生的能量
11、约略为11037 J（即P=11037 J/s）,现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应.试估计算银河系中氦的质量（最后结果保留一位有效数字）.（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断.(可能用到的数据：银河系质量为M=31041 kg,质量单位1 u=1.6610-27 kg,1u相当于1.510-10 J的能量，电子质量Me=0.000 5 u,氦核质量M=4.002 6 u,氢核质量MP=1.007 8 u,中微子（Ve）质量为零.解析：(1)方程式：4+2+2.其质量亏损为m=4Mp-M-2Me=0.028 11u=4.664 610-29 kg.E=mc2=4.1410-12 J(2)氦的质量m=6.01039 kg.(3)氦的含量k=2%由估算可知，k=2%25%.故银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久产生的.答案：（1）4+2+2 4.1410-12J（2）6.01039 kg（3）宇宙诞生后不久产生的高考资源网版权所有，侵权必究！