物质的结构和尺度宇宙万物,从浩瀚星空到我们生活的地球,从莽莽大山到滔滔江河,从高大的建筑物到构成物质的微小的分子、原子,都有一定的尺度,都要占据一定的空间。
从古至今,人类从未停止对看不见的微观世界的探索,不懈地追寻构成整个世界的最小粒子正是这种探索的集中体现。在中国科技馆“物质之妙”展区,通过图甲、乙所示的展品能够使我们了解一些人类探索微观粒子的历程。
图甲的展品中,当同学按动启动按钮,然后旋转磁铁转盘,我们会发现管中的射线(绿色的光)并观察到射线(绿色的光)的路径随着磁铁转盘的转动而发生变化。早在年,汤姆孙就根据阴极射线在电场和磁场作用下的轨迹确定出阴极射线中的粒子带负电,并测出其荷质比,为人类认识微观世界迈出了坚实的一步。
图乙的展品中,圆形展台的正前方是一个接收屏,后面是一个玻璃罩,玻璃罩里边放置了一个金箔片,再往后是一个模拟产生粒子射线的装置。按动按钮,模拟装置会发出射线,沿着圆形轨道移动接收屏,同学们可以看到接收屏在射线的正前方时屏中的光点较多,逐步移动接收屏发现屏中的光点变少,也就是接收的粒子的数量变少。这个实验模拟了卢瑟福的金箔实验,又称粒子散射实验。
根据卢瑟福做过的粒子散射实验,可以估算出原子核的直径约为,原子直径大约是,所以原子核的直径大约是原子直径的万分之一,原子核的体积只相当于原子体积的万亿分之一。请根据上述材料,回答下列问题:
(1)宇宙万物无论大小,都有一定的尺度,都需要占据一定的______ ;
(2)汤姆孙通过阴极射线实验发现了______ ;
A.电子 B.原子 C.原子核 D.质子
(3)下列各项排列中,按照尺度的数量级由大到小排列的是______ 。
A.银河系、地球、原子、分子
B.太阳系、银河系、原子、原子核
C.太阳系、地球、电子、原子
D.银河系、太阳、原子、原子核
从古至今,人类从未停止对看不见的微观世界的探索,不懈地追寻构成整个世界的最小粒子正是这种探索的集中体现。在中国科技馆“物质之妙”展区,通过图甲、乙所示的展品能够使我们了解一些人类探索微观粒子的历程。
图甲的展品中,当同学按动启动按钮,然后旋转磁铁转盘,我们会发现管中的射线(绿色的光)并观察到射线(绿色的光)的路径随着磁铁转盘的转动而发生变化。早在年,汤姆孙就根据阴极射线在电场和磁场作用下的轨迹确定出阴极射线中的粒子带负电,并测出其荷质比,为人类认识微观世界迈出了坚实的一步。
图乙的展品中,圆形展台的正前方是一个接收屏,后面是一个玻璃罩,玻璃罩里边放置了一个金箔片,再往后是一个模拟产生粒子射线的装置。按动按钮,模拟装置会发出射线,沿着圆形轨道移动接收屏,同学们可以看到接收屏在射线的正前方时屏中的光点较多,逐步移动接收屏发现屏中的光点变少,也就是接收的粒子的数量变少。这个实验模拟了卢瑟福的金箔实验,又称粒子散射实验。
根据卢瑟福做过的粒子散射实验,可以估算出原子核的直径约为,原子直径大约是,所以原子核的直径大约是原子直径的万分之一,原子核的体积只相当于原子体积的万亿分之一。请根据上述材料,回答下列问题:
(1)宇宙万物无论大小,都有一定的尺度,都需要占据一定的
(2)汤姆孙通过阴极射线实验发现了
A.电子 B.原子 C.原子核 D.质子
(3)下列各项排列中,按照尺度的数量级由大到小排列的是
A.银河系、地球、原子、分子
B.太阳系、银河系、原子、原子核
C.太阳系、地球、电子、原子
D.银河系、太阳、原子、原子核
更新时间:2023/04/21 12:49:06
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适中
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解题方法
【推荐1】探究原子结构的奥秘
1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子(带正电)轰击金箔实验。结果发现:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,但是有少数α粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数α粒子的偏转超过90°,有的甚至几乎达到180°,像是被金箔弹了回来。
(1)根据实验现象,卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”,卢瑟福所说的“很小的结构”指的是
(2)1μm金箔包含了3000层金原子,绝大多数α粒子穿过后方向不变,该现象可以说明下列两种说法中的
A.原子的质量是均匀分布的 B.原子内部绝大部分空间是空的
(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程,通过α粒子散射实验,你认为原子结构为图中的
(4)在原子中,
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【推荐2】2012年8月6日,美国航天局发射的“好奇号”火星车成功登陆火星(如图甲所示),登陆后不久,就发回了火星表面的高清图片,标志着人类探索火星的征程取得了重大进展.“好奇号”火星车长3.0m,宽2.8m,高2.1m,装备6个直径为0.5m的铝制车轮,整车质量约为900kg.由于“好奇”号火星车的重量太大,无法使用安全气囊进行着陆,在最后的下降阶段,由一个被称为“天空起重机”的反推火箭为火星车减速(如图乙).在“天空起重机”与火星车之间有三条尼龙索连接着,一旦火星车接触火星表面,并被传感器检测到后将切断连接,悬停式反推火箭将往一个方向飞走,离开火星车的安全区域.
(1)已知火星表面的引力约是地球的38%,则“好奇号”登陆火星后的质量_____ ,重力_____ (以上两空均选填“变大”、“变小”或“不变”).
(2)“天空起重机”把“好奇号”安全着陆到火星的过程中,应用到的力学知识有:_____ 、_____ (写出两点).
(3)研究表明,太空中的某种带电粒子会对探测器的计算机系统产生影响,从而导致程序出错.下列粒子中因不带电可以排除的是( )
A.原子核 B.电子 C.质子 D.中子
(1)已知火星表面的引力约是地球的38%,则“好奇号”登陆火星后的质量
(2)“天空起重机”把“好奇号”安全着陆到火星的过程中,应用到的力学知识有:
(3)研究表明,太空中的某种带电粒子会对探测器的计算机系统产生影响,从而导致程序出错.下列粒子中因不带电可以排除的是
A.原子核 B.电子 C.质子 D.中子
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综合题
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适中
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名校
【推荐3】人们为揭示原子结构的奥秘,经历了漫长的探究过程.自1897年汤姆生发现电子后,1911年著名物理学家卢瑟福等人为探索原子的内部结构,在用一束带正电、质量比电子大得多的高速运动的α粒子轰击金箔时发现:①大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向;②一小部分α粒子改变了原来的运动方向;③有极少数α粒子被反弹回来.
(1)卢瑟福在分析实验结果的基础上,提出了类似行星绕日的核式结构模型,如图(b)所示,卢瑟福的这一研究过程是一个( )
A.建立模型的过程 B.得出结论的过程 C.提出问题的过程 D.验证证据的过程
(2)原子结构的行星绕日模型,原子核位于原子的_____ ,虽然占有的体积很 _____ (填“大”或“小”),但它几乎占据了原子的全部质量.
(3)卢瑟福通过实验发现有极少数α粒子被反弹回来.卢瑟福通过进一步的研究发现,这些被反弹回来的α粒子是因为撞击到质量较大的某种粒子而返回的,这种粒子最可能的是( )
A.核外电子 B.原子核 C.原子核或核外电子 D.夸克
(1)卢瑟福在分析实验结果的基础上,提出了类似行星绕日的核式结构模型,如图(b)所示,卢瑟福的这一研究过程是一个
A.建立模型的过程 B.得出结论的过程 C.提出问题的过程 D.验证证据的过程
(2)原子结构的行星绕日模型,原子核位于原子的
(3)卢瑟福通过实验发现有极少数α粒子被反弹回来.卢瑟福通过进一步的研究发现,这些被反弹回来的α粒子是因为撞击到质量较大的某种粒子而返回的,这种粒子最可能的是
A.核外电子 B.原子核 C.原子核或核外电子 D.夸克
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名校
解题方法
【推荐1】请根据下述材料,回答下列问题:
仰望星空,群星闪耀,宇宙到底有多大呢?目前人类利用哈勃望远镜所观测到的空间最远已达1026m的宇宙深处。宇宙中有数十亿个星系,银河系只是这数十亿星系中的一个。银河系中的太阳系是由太阳与围绕它运行的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等组成。
我们周围的世界是由物质构成的,目前科学家们对物质世界的探索已到达10-17m的微观领域,且经历了漫长的过程。公元前,古希腊哲学家德谟克利特曾对他的学生说道:“你们看见远处那片树林了吗?由这里望去,它像一堵密不透风的绿墙。但走近一看,穿过它并不困难,它表面上是一堵坚硬的绿墙,其实是树干和枝叶编成的疏网……正像绿墙是由树干和枝叶组成似的,大自然的万物都由看不见的微小粒子——原子构成。”19世纪初道尔顿提出了真正科学的原子学说。19世纪70年代,人们通过对气体放电现象进一步研究发现了阴极射线。19世纪90年代,汤姆孙发现了阴极射线是由速度很高的带负电的粒子组成,这种粒子就是“电子”,这说明了原子是可分的。20世纪初,卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型,即原子的中心是带正电的原子核,占很小的体积,但其密度很大,几乎集中了原子的全部质量;带负电的电子在不同的轨道上绕着原子核运动,就像地球绕着太阳运动一样。之后,科学家在探索物质结构的历程中发现原子核是由质子和中子构成的,质子带正电,中子不带电。20世纪60年代,科学家发现质子和中子都是由被称为“夸克”的更小的粒子组成的。自20世纪中叶起,人类为了探索微观世界的奥秘,制造了各种类型的加速器,又发现了μ子,π介子、K介子、Λ超子、Σ超子及τ子等400余种粒子,这些粒子是比原子核更深层次的物质存在形式。
人类对自然界的认识永无止境,探索永不停止,微观世界的神秘面纱还有待于人们去揭开。
(1)下列各项排列中,按照尺度的数量级由大到小排列的是_____ ;(选填选项前的字母,只有一个选项正确)
A.银河系、地球、原子、太阳系
B.太阳系、银河系、生物体、原子
C.太阳系、地球、电子、原子
D.银河系、地球、原子、原子核
(2)自从汤姆孙发现了电子,人们开始研究原子的内部结构,科学家提出了许多原子结构的模型,下图中所示的三种模型中与核式结构模型最为相似的是_____ ;(选填选项前的字母,只有一个选项正确)
A.“实心球”模型 B.“枣糕”模型 C.“行星”模型
(3)上述文章中,德谟克利特给他的学生讲解时所说的话,体现了一种常用的物理学方法,以下研究过程采用了这种方法的是_____ 。(选填选项前的字母,只有一个选项正确)
A.探究“电流与电阻的关系”时,通过调节滑动变阻器使不同电阻两端电压保持不变
B.把路程和通过这段路程的时间的比值定义为速度
C.水压使水管中形成水流,类似的电压使电路中形成电流
从宏观到微观
仰望星空,群星闪耀,宇宙到底有多大呢?目前人类利用哈勃望远镜所观测到的空间最远已达1026m的宇宙深处。宇宙中有数十亿个星系,银河系只是这数十亿星系中的一个。银河系中的太阳系是由太阳与围绕它运行的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等组成。
我们周围的世界是由物质构成的,目前科学家们对物质世界的探索已到达10-17m的微观领域,且经历了漫长的过程。公元前,古希腊哲学家德谟克利特曾对他的学生说道:“你们看见远处那片树林了吗?由这里望去,它像一堵密不透风的绿墙。但走近一看,穿过它并不困难,它表面上是一堵坚硬的绿墙,其实是树干和枝叶编成的疏网……正像绿墙是由树干和枝叶组成似的,大自然的万物都由看不见的微小粒子——原子构成。”19世纪初道尔顿提出了真正科学的原子学说。19世纪70年代,人们通过对气体放电现象进一步研究发现了阴极射线。19世纪90年代,汤姆孙发现了阴极射线是由速度很高的带负电的粒子组成,这种粒子就是“电子”,这说明了原子是可分的。20世纪初,卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型,即原子的中心是带正电的原子核,占很小的体积,但其密度很大,几乎集中了原子的全部质量;带负电的电子在不同的轨道上绕着原子核运动,就像地球绕着太阳运动一样。之后,科学家在探索物质结构的历程中发现原子核是由质子和中子构成的,质子带正电,中子不带电。20世纪60年代,科学家发现质子和中子都是由被称为“夸克”的更小的粒子组成的。自20世纪中叶起,人类为了探索微观世界的奥秘,制造了各种类型的加速器,又发现了μ子,π介子、K介子、Λ超子、Σ超子及τ子等400余种粒子,这些粒子是比原子核更深层次的物质存在形式。
人类对自然界的认识永无止境,探索永不停止,微观世界的神秘面纱还有待于人们去揭开。
(1)下列各项排列中,按照尺度的数量级由大到小排列的是
A.银河系、地球、原子、太阳系
B.太阳系、银河系、生物体、原子
C.太阳系、地球、电子、原子
D.银河系、地球、原子、原子核
(2)自从汤姆孙发现了电子,人们开始研究原子的内部结构,科学家提出了许多原子结构的模型,下图中所示的三种模型中与核式结构模型最为相似的是
A.“实心球”模型 B.“枣糕”模型 C.“行星”模型
(3)上述文章中,德谟克利特给他的学生讲解时所说的话,体现了一种常用的物理学方法,以下研究过程采用了这种方法的是
A.探究“电流与电阻的关系”时,通过调节滑动变阻器使不同电阻两端电压保持不变
B.把路程和通过这段路程的时间的比值定义为速度
C.水压使水管中形成水流,类似的电压使电路中形成电流
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综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】2019 年 4 月 10 日,人类首张黑洞照片正式出炉!人类对于黑洞的探索已走过很多个年头, 黑洞是一种非常特殊的天体,它是由恒星在准备灭亡时形成的,其质量非常大,体积却非常小.上海科学家率国际科研小组曾利用射电望远镜阵列观察到,有一个黑洞直径与地球相当,质量却至少是太阳的 40 万倍.
(1)查阅表格中的相关数据,可得出该黑洞的质量约为____ 千克;黑洞的密度约为____ 千克/米 3.
(2)请根据所学知识猜测黑洞形成的原因___________ .
A.恒星灭亡过程中爆炸产生新的原子,原子个数增加
B.恒星灭亡过程中内部原子吸收爆炸产生的能量,所以原子质量逐渐增大
C.恒星灭亡过程中内部原子之间间隙逐渐减小,最终电子质子中子被挤成一种密度极高的物质
(1)查阅表格中的相关数据,可得出该黑洞的质量约为
星球 | 半径(m) | 体积(m3) | 质量(kg) |
地球 | 6.4×106 | 1.1×1021 | 5.98×1024 |
太阳 | 6.9×108 | 1.4×1027 | 1.96×1030 |
(2)请根据所学知识猜测黑洞形成的原因
A.恒星灭亡过程中爆炸产生新的原子,原子个数增加
B.恒星灭亡过程中内部原子吸收爆炸产生的能量,所以原子质量逐渐增大
C.恒星灭亡过程中内部原子之间间隙逐渐减小,最终电子质子中子被挤成一种密度极高的物质
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综合题
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适中
(0.65)
【推荐3】如下图所示,根据粒子和宇宙相关知识回答问题:
(1)如图所示甲杯中盛的是5℃的冷水,乙杯中盛的是80℃的热水,甲、乙两杯中水的质量相等,它们都静静地放置在水平桌面上,同时向两个水杯中滴入一滴碳素墨水,过几分钟后观察到如图所示的现象,由此可知,温度越________ ,分子无规则运动越激烈;
(2)如图所示,将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两铅块就会结合起来,甚至下面吊一个钩码都不能把它们拉开,这个实验现象说明了________
(3)往装有50cm3水的量筒中注入50cm3的酒精,水和酒精混合后的总体积________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)100cm3 , 这说明 ________ ;
(4)如图所示是小华模拟宇宙膨胀的实验,气球上的小圆点可以看成是宇宙中的天体,充气使气球不断膨胀时,任意两个小圆点之间的距离都在________ ,在实际的观察中,天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移,称为谱线“线移”,这一现象说明星系在逐渐________ (选填“靠近”或“远离”)我们,大多数科学家认为宇宙诞生于________ 。
(1)如图所示甲杯中盛的是5℃的冷水,乙杯中盛的是80℃的热水,甲、乙两杯中水的质量相等,它们都静静地放置在水平桌面上,同时向两个水杯中滴入一滴碳素墨水,过几分钟后观察到如图所示的现象,由此可知,温度越
(2)如图所示,将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两铅块就会结合起来,甚至下面吊一个钩码都不能把它们拉开,这个实验现象说明了
(3)往装有50cm3水的量筒中注入50cm3的酒精,水和酒精混合后的总体积
(4)如图所示是小华模拟宇宙膨胀的实验,气球上的小圆点可以看成是宇宙中的天体,充气使气球不断膨胀时,任意两个小圆点之间的距离都在
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