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长度
$3×10^8$
小颗粒
类比法
B
$7.84×10^{36}$
$1.8×10^5$
C
【分析】
首先思考“光年”的物理意义,光年是指光在真空中一年内传播的距离,距离属于长度范畴,因此光年是长度单位;再回忆光在真空中的传播速度,这是物理学中的固定常量,需牢记其数值为$3×10^8$m/s。
【解析】
光年是光在真空中一年内传播的距离,属于长度单位;光在真空中的传播速度是物理常量,数值为$3×10^8$m/s。
【答案】
长度;$3×10^8$
【知识点】
光年的定义;真空光速
【点评】
本题考查基础物理概念与常量的识记,属于入门级题型,着重考查对物理基础知识的掌握程度,只要牢记相关内容即可轻松作答。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先我们要明确题目中的类比对应关系,题目将气球看成宇宙,那么气球上的小颗粒就对应宇宙中的天体;接着思考研究方法,这里用气球膨胀的直观现象来模拟抽象的宇宙膨胀,这种把抽象事物用相似的直观事物来研究的方法就是类比法。解题时先找准类比的对应对象,再确定对应的研究方法即可。
【解析】
根据题目中的模拟设定,把粘有小颗粒的气球看成宇宙,那么气球上的小颗粒就可以看成宇宙中的天体;通过观察气球膨胀时,小颗粒之间相互远离的现象,来模拟宇宙膨胀时天体相互远离的特点,这种将抽象的宇宙膨胀用直观的气球膨胀来研究的方法是类比法。
【答案】
小颗粒;类比法
【知识点】
宇宙的膨胀、类比法
【点评】
本题借助类比法将抽象的宇宙膨胀现象直观化,帮助理解宇宙膨胀的特点,属于基础概念题,考查对物理研究方法和宇宙相关知识的掌握。
【难度系数】
0.8
【分析】
这是一道判断正误的选择题,解题思路是逐个分析每个选项对应的科学常识:首先明确人类对微观世界的探索历程是从宏观到微观、由大到小逐步深入的;电子发现的意义是证明原子可再分,而非说明原子核由更小微粒构成;“中国天眼”的作用是助力人类探索更远的宇宙;宇宙本身就是有层次的天体结构系统。通过对每个选项的逐一甄别,找出错误的说法。
【解析】
A. 人类对微观世界的探索是从宏观到微观、由大到小不断深入的,该说法正确;
B. 电子的发现说明原子是可以再分的,原子由原子核和核外电子构成,并不能说明原子核由更小的微粒构成,该说法错误;
C. “中国天眼”具备强大的探测能力,能帮助人类探索更远的宇宙空间,该说法正确;
D. 宇宙是一个有层次的天体结构系统,从地月系、太阳系到银河系、河外星系,层次分明,该说法正确。
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
微观粒子认知、宇宙结构层次
【点评】
本题考查对微观世界探索和宇宙天体结构的基础常识,需明确电子发现的科学意义,区分原子与原子核结构的相关结论,注重对科学探索基本概念的理解与掌握。
【难度系数】
0.8
【分析】
对于第(1)问,首先明确解题核心:求黑洞质量和密度。求质量时,根据题目“黑洞质量大约是太阳质量的400万倍”的提示,从表格提取太阳质量,通过乘法运算得到黑洞质量;求密度时,先依据“黑洞体积大约是地球的400亿倍”,结合表格中地球体积算出黑洞体积,再用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$代入数据计算密度。
对于第(2)问,需逐一分析选项:A选项恒星灭亡爆炸不会使原子个数增加,不符合实际;B选项原子质量是固定的,不会因吸收能量增大;C选项描述的恒星灭亡时原子间隙减小形成高密度物质,符合黑洞质量大、体积小的特点,由此确定正确选项。
【解析】
(1) ①计算黑洞的质量:
已知黑洞质量为太阳质量的400万倍(即$4×10^6$倍),由表格可知太阳质量$m_{\mathrm{太阳}}=1.96×10^{30}\ \mathrm{kg}$,
则$m_{\mathrm{黑洞}}=m_{\mathrm{太阳}}×4×10^{6}=1.96×10^{30}\ \mathrm{kg}×4×10^{6}=7.84×10^{36}\ \mathrm{kg}$;
②计算黑洞的体积:
已知黑洞体积为地球体积的400亿倍(即$4×10^{10}$倍),由表格可知地球体积$V_{\mathrm{地球}}=1.1×10^{21}\ \mathrm{m}^3$,
则$V_{\mathrm{黑洞}}=V_{\mathrm{地球}}×4×10^{10}=1.1×10^{21}\ \mathrm{m}^3×4×10^{10}=4.4×10^{31}\ \mathrm{m}^3$;
③计算黑洞的密度:
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,将黑洞的质量和体积代入得:
$\rho_{\mathrm{黑洞}}=\frac{7.84×10^{36}\ \mathrm{kg}}{4.4×10^{31}\ \mathrm{m}^3}≈1.8×10^{6}\ \mathrm{kg/m}^3$(或$1.78×10^{6}\ \mathrm{kg/m}^3$);
(2) 分析各选项:
A. 恒星灭亡过程中爆炸不会产生新的原子,原子个数不会增加,该选项错误;
B. 原子的质量是固定的,不会因为吸收爆炸能量而逐渐增大,该选项错误;
C. 恒星灭亡过程中内部原子之间间隙逐渐减小,电子、质子、中子被挤在一起形成密度极高的物质,符合黑洞质量大、体积小的特点,该选项正确;
故选C。
【答案】
(1) $\boldsymbol{7.84 × 10^{36}\ \mathrm{kg}}$;$\boldsymbol{1.8 × 10^{6}\ \mathrm{kg/m}^3}$(或$\boldsymbol{1.78 × 10^{6}\ \mathrm{kg/m}^3}$)
(2) $\boldsymbol{C}$
【知识点】
密度的计算;黑洞的形成;天体演化
【点评】
本题结合人类首张黑洞照片的热点问题,将物理密度计算与天文黑洞知识结合,既考查学生提取数据和科学计算的能力,又要求学生了解黑洞形成机制,体现物理与天文的融合,拓宽学生知识视野。
【难度系数】
0.6