【分析】
我们可以分三步来解决这道题:
1. 对于绘制图像的问题,首先要明确坐标轴的设定,通常以自变量(距离)为横轴,因变量(速度)为纵轴,然后根据表格中的四组数据在坐标系中准确描点,再用直线连接这些点即可。
2. 分析星系距离和运动速度的关系时,观察表格中数据的变化趋势:随着星系团离银河系的距离不断增大,对应的运动速度也逐渐加快,由此可以总结出两者的关联。
3. 判断宇宙的状态时,结合前面得出的“距离越远,运动速度越快”的规律,星系都在远离银河系,且越远的星系远离速度越快,这意味着星系之间的距离在持续变大,从而可以推断宇宙的状态。
【解析】
(1)绘制图像步骤:
① 确定坐标轴:以“离银河系的距离”为横轴,单位为$10^4\mathrm{l.y.}$;以“运动速度”为纵轴,单位为$\mathrm{km· s^{-1}}$。
② 根据表格数据描点:依次在坐标系中标出点$(80,1.2)$、$(980,15.0)$、$(2540,39.0)$、$(3980,61.0)$。
③ 用平滑的直线连接所描的点,得到距离与速度的关系图像。
(2)观察表格数据:
室女座距离$80×10^4\mathrm{l.y.}$,速度$1.2\mathrm{km· s^{-1}}$;大熊座距离$980×10^4\mathrm{l.y.}$,速度$15.0\mathrm{km· s^{-1}}$;牧夫座距离$2540×10^4\mathrm{l.y.}$,速度$39.0\mathrm{km· s^{-1}}$;长蛇座距离$3980×10^4\mathrm{l.y.}$,速度$61.0\mathrm{km· s^{-1}}$。可以明显看出,星系团离银河系的距离越远,它的运动速度就越快,两者呈正相关关系。
(3)宇宙状态判断:
因为所有星系团都在远离银河系,且距离越远的星系团远离的速度越快,这表明星系与星系之间的距离在不断增大,也就意味着宇宙的体积在不断膨胀,所以宇宙处于膨胀状态。
【答案】
(1) 以离银河系的距离为横轴(单位:$10^4\mathrm{l.y.}$),速度为纵轴(单位:$\mathrm{km· s^{-1}}$),描出点$(80,1.2)$、$(980,15.0)$、$(2540,39.0)$、$(3980,61.0)$,并用直线连接各点(图像略);
(2) 星系团离银河系的距离越远,其运动速度越快;
(3) 宇宙在膨胀。因为星系团距离越远,运动速度越快,说明星系间的距离在不断增大,所以宇宙在膨胀。
【知识点】
坐标图像绘制、星系运动规律、宇宙膨胀学说
【点评】
本题结合数据表格与图像绘制,考察对星系运动规律和宇宙膨胀学说的理解,需要学生具备从数据中提取规律的能力,同时联系天文常识进行分析,注重知识的实际应用与迁移。
【难度系数】
0.7