知识点挑题 - 初中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
如图所示，银河系是由群星和弥漫物质集合成的一个庞大天体系统。银河系发光部分的直径约$7×10^{4}$L.$y.$，最大厚度约为$1×10^{4}$L.$y.$，像一个中央凸起四周扁平的旋转铁饼。银河系中有大约$2×10^{11}$颗恒星，太阳只是银河系中的一颗普通恒星。恒星彼此之间相距很远。离太阳最近的比邻星也有$4.3L.y.$之遥。太阳也是一个发光星体，它实质上是一个热气体$($严格说是等离子体$)$球，由里向外分别为太阳核反应区、通讯卫星对流层、太阳大气层。
$(1)L.y.$是表示 ______ $($选填“时间”、“温度”、“质量”、“密度”或“长度”$)$的单位。
$(2)$地面上的物质通常是以 ______ 、 ______ 、 ______ 三种状态存在，而太阳上的物质通常是以 ______ 态存在的。
$(3)$若银河系发光部分的体积约为$4×10^{12}(L.y$。$)^{3}$，则银河系中恒星的密度为 ______ 颗$/(L.y$。$)^{3}$。

难度：较易

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2．
阅读短文，回答问题：
星系在远离我们而去
当一列火车迎面驶来时，我们听到的汽笛声音调会升高$($即声波的频率升高$)$；当它离我们远去时，音调降低$($即声波的频率降低$)$，这一现象叫多普勒效应．
不同色光的频率不同$.$光同样可以产生多普勒效应，当光源靠近我们或离我们远去时，我们观测到它发出的光的频率也会发生变化$.$变化的规律与声音相同．
$20$世纪天文学家哈勃观察到，几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移，称为“红移”$.$这一现象说明，星系在远离我们而去$.$哈勃研究了$24$个距离已知的星系，由它们发出光频率的偏移推算出他们退行的速度，画出它们退行的速度$v$与它们离我们的距离$r$的$v-r$图象，如右图所示$.$图中只标出其中四种星团，横坐标单位中的$l.y.$是光年，它表示光在一年内所通过的距离$.$分析图象，哈勃总结出$v$和$r$之间存在简单的正比关系，即：$v=Hr$，$H$为哈勃常数，这便是“哈勃定律”．
为解释哈勃定律，科学家提出“宇宙大爆炸”理论$.$认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设我们就位于其中心$.$大爆炸后各星系以不同的速度向外匀速运动，远离我们而去．
$(1)$鸣笛的火车远离我们而去，我们听到汽笛声的频率 ______ $($升高$/$不变$/$降低$)$．
$(2)$若远处有光源在靠近地球，则在地球上观察到它所发出光的频率 ______ $($升高$/$不变$/$降低$)$．
$(3)$由文中“红移”现象推知，红光的频率 ______ $($大于$/$等于$/$小于$)$紫光的频率．
$(4)$关于图中四种星团速度的描述，符合短文内容的是 ______ ．
A.四种星团速度相同
B.长蛇星系团速度最大
C.室女云星团速度不断变小
D.长蛇星系团速度不断变大
$(5)$根据短文内容，估算哈勃常数$H$的值$.$写出计算过程，一年取$3×10^{7}s$，结果保留到整数．

难度：较易

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3．天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度远离我们而去，离我们越远的星体，远离我们运动的速度（称为退行速度）越大．也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度．和离我们的距离r成正比，即“v=Hr”式中H为一常数，称为哈勃常数（已由天文观察测定）．为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个“原始火球”发生大爆炸开始形成的．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，这一结果与上述天文观察一致．
由上述理论和天文观察结果，可估算宇宙的年龄T，其计算式为T= ．根据近期观察，哈勃常数H=3×10^-2m/（s•l．y．），其中，光年（l．y．）是光在一年中行进的距离，由此可估算得宇宙的年龄约为亿年．

难度：中等

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4．演绎式探究--探索宇宙：
（1）牛顿认为，宇宙中任何两个物体之间都存在引力，引力大小F_引=k $%20%5Cfrac%20%7Bm_%7B1%7Dm_%7B2%7D%7D%7Br%5E%7B2%7D%7D$ ，其中m₁、m₂分别为两个物体的质量，r为两个物体间的距离，k=6.67×10^-11m³/（kg•s²）．可见，当两个物体间的距离增大时，它们之间的引力将变 ______ ．用线绳拴着一个小球使它以手为圆心转动时，绳子对小球有一个向圆心拉的力，这个力叫做向心力．这是小球得以绕圆心做圆周运动的条件．宇宙中的星体也是如此：
子星绕母星（卫星绕行星、行星绕恒星）的运动可以近似地看作是匀速圆周运动（如图），子星受到一个恒定的指向圆心（母星）的向心力，向心力的大小F_心=m $%20%5Cfrac%20%7BV%5E%7B2%7D%7D%7Br%7D$ ，其中m为子星质量，v为子星绕母星匀速运动的速度，r为运动半径（也即两星之间的距离）．并且，向心力的大小等于母星对它的引力F_引．
（2）已知月球绕地球一周所用的时间为T，地月之间的距离为r，请你推导出地球质量M的数学表达式．

难度：难

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5．演绎式探究--探索宇宙：
（1）牛顿认为，宇宙中任何两个物体之间都存在引力，引力大小F_引=k $%20%5Cfrac%20%7Bm_%7B1%7Dm_%7B2%7D%7D%7Br%5E%7B2%7D%7D$ ，其中m₁、m₂分别为两个物体的质量，r为两个物体间的距离，k=6.67×l0^-11m³/（kg•s²）．可见，当两个物体间的距离增大时，它们之间的引力将变 ______ ．
用线绳拴着一个小球使它以手为圆心转动时，绳子对小球有一个向圆心拉的力，这个力叫做向心力．这是小球得以绕圆心做圆周运动的条件．宇宙中的星体也是如此：
行星绕恒星的运动可以近似地看作是匀速圆周运动（如图），行星受到一个恒定的指向圆心（恒星）的向心力，向心力的大小F_心=m $%20%5Cfrac%20%7Bv%5E%7B2%7D%7D%7Br%7D$ ，其中m为行星质量，v为行星绕恒星匀速运动的速度，r为运动半径（即两星之间的距离）．并且，向心力的大小等于母星对它的引力F_引．
（2）已知月球绕地球一周所用的时间为T，地月之间的距离为r，请你推导出地球质量M的数学表达式．

难度：中等

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6．阅读短文，回答问题：
星系在远离我们而去
当一列火车迎面驶来时，我们听到的汽笛声音调会升高（即声波的频率升高）；当它离我们远去时，音调降低（即声波的频率降低），这一现象叫多普勒效应．
光同样可以产生多普勒效应，当一个光源靠近我们或离我们远去时，我们观测到它发出的光的频率也会发生变化，变化的规律也会发生变化，变化的规律与声音发生多普勒效应的规律相同．
20世纪天文学家哈勃观察到，几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移，称为“红移”，这一现象说明，星系在远离我们而去，哈勃研究了24个距离已知的星系，由它们进行的速度v与它们离我们的距离r的图象，如图所示，并据此，得出它们退行的速度v与它们离我们的距离r的关系-“哈勃定律”．
为解释哈勃定律，科学家提出“宇宙大爆炸”理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设我们就位于其中心，大爆炸后各星系以不同的速度向外匀速运动，远离我们而去．
（1）鸣笛的火车远离我们而去，我们听到汽笛声的频率 ______ （升高/不变/降低）；
（2）天文学家哈勃观察到，几乎所有远处星系发出的光的频率都向 ______ （红光/紫光）方向偏移；
（3）由文中“红移”现象推知，红光的频率 ______ （大于/等于/小于）紫光的频率；
（4）根据短文可知，“哈勃定律”的内容是 ______ ；
A．所有星系都在靠近我们而来
B．所有星系都在远离我们而去
C．所有星系都做匀速直线运动
D．星系退行的速度正比于它们离我们的距离
（5）根据哈勃的观察和“宇宙大爆炸”理论，关于短文图象中四种星团，下列说法正确的是 ______ ；
A．四种星团的速度相同
B．长蛇星系团的速度最大
C．室女云星团的速度最大
D．长蛇星系团的速度不断变大．

难度：中等

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