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第十章 从粒子到宇宙
满分100分 时间60分
一、选择题 （每小题3分，共12×3=36分）
1．如图所示，纸上写错字后，可以用胶带将错字用力粘上，再撕去，字就掉了。此方法涉及到主
要的物理知识是（ ）
A．分子间存在间隙 B．分子间存在引力 C．分子间存在斥力 D．分子的热运动
【答案】B
【详解】用力将胶带按在写错的字上，这使胶带与纸之间的距离缩小到分子间引力范围内，将写
错的内容粘掉了，这是因为分子间存在引力。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
2. 如图所示，王亚平在太空授课时，她往水球中注入适量蓝色液体，很快整个水球就变蓝了，这
是由于（ ）
z
A．分子在不停地做无规则运动 B．分子之间既有引力又有斥力
C．物质是由分子、原子构成的 D．分子间存在间隙
【答案】A
【详解】她往水球中注入适量蓝色液体，很快整个水球就变蓝了，这是扩散现象，这是由于分子
在不停地做无规则运动造成的，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3. 下图是物质在三种不同状态下的分子模型示意图，下列说法不正确的是（ ）
A．图甲分子间距最小、作用力最大，因此分子是静止的
B．图甲所示物质处于固态
C．图丙分子间距最远、作用力最小
D．图乙、丙所示的物质均可流动
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司【答案】A
【详解】由图可知，甲物质分子间距最小，丙物质分子间距最大，由此可以判断甲物质为固态物
质，乙物质为液态物质，丙物质为气态物质；
A．因为甲、乙、丙三图分别表示固体、液体、气体分子的排列情况，故图甲分子间距最小、作用
力最大，但一切物质的分子都在做无规则的运动，所以甲分子是运动的，故A错误，符合题意；
B．由图可知，甲物质分子间距最小，由此可以判断甲物质为固态物质，故B正确，不符合题意；
C．由图可知，丙物质分子间距最大，为气体物质，分子间距离最小，分子间作用力最小，故C正
确，不符合题意；
D．图乙、丙所示的物质分别为液体分子和气体分子，均可流动，故D正确，不符合题意。
故选A。
4. 博物馆有些古书非常陈旧，直接翻动它容易使书页破损，有人提出，通过给书带电，使书一页
页分开来，如图所示。现在有以下四种方法，能使书一页页分开的方法是（ ）
①使每页书都带上正电； ②使每页书都带上负电；
③使相邻书页带上异种电荷； ④只让封面带正电，封底带负电。
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【答案】A
【详解】通过给书带电，使书一页页分开来，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引知识可
知，可以给书带上同种电荷，使书一页页可以分开，故A符合题意，BCD不符合题意。
z
故选A。
5. 原子是由原子核和电子构成的，如题图所示为氢原子的原子结构模型，下列四个选项正确的是
（ ）
A．甲粒子带负电 B．乙粒子带负电
C．甲粒子不带电 D．乙粒子不带电
【答案】B
【详解】由原子的核式结构模型知，带正电的原子核位置原子中心，带负电的电子绕原子核作轨
道运动。故甲粒子带正电，乙粒子带负电。
故选B。
6. 图甲是无风条件下铝箔气球的静止状态。当用与毛皮摩擦过的橡胶棒a棒靠近气球时，情景如
图乙所示；当用b棒靠近气球时，情景如图丙所示。则（ ）
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司A．气球一定带负电 B．a棒一定失去了电子
C．b棒一定带电 D．b棒一定不带电
【答案】A
【详解】A．在图乙中，用与毛皮摩擦过的橡胶棒（即带负电的a棒）靠近气球时，气球被排斥，
这说明气球与a棒带同种电荷，即气球也带负电。故A符合题意；
B．摩擦起电的实质是电子的转移，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。由于a棒带
负电，说明a棒在摩擦过程中得到了电子，而不是失去了电子。故B不符合题意；
CD．丙图相互吸引，则b棒可能带正电可能不带电。则CD不符合题意。
故选A。
7．如图所示，轻质小球甲、乙相互排斥，甲、丙相互吸引，如果已知甲带正电，则下列说法正确
的是（ ）
A．乙一定带正电 B．丙一定不带电
C．乙可能不带电 D．丙可能带正电
【答案】A
z
【详解】根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，且带电体具有吸引轻小物体的性质，由题
知，轻质小球甲、乙相互排斥，甲、丙相互吸引，如果已知甲带正电，则乙一定带正电，丙带负电或
者不带电。故A正确；BCD错误。
故选A。
8. 下列物体空间尺度最小的是（ ）
A．电子 B．原子核 C．分子 D．尘埃
【答案】A
【详解】物质是由分子组成的，所以尘埃是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由位于
原子中心的原子核和核外电子构成的，因此选项中尺度最小的是电子。故A符合题意，BCD不符合题
意。
故选A。
9．在物理学发展的过程中，很多科学家披荆斩棘为了真理甚至付出生命。《日心说》的代表人物
是（ ）
A．托勒密 B．哥白尼 C．伽利略 D．牛顿
【答案】B
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司【详解】托勒密是地心说的代表人物，哥白尼是日心说的代表人物，伽利略也支持并研究了日心
说，但不是代表人物，牛顿与日心说无关，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
10．下列应用中，属于防止静电带来危害的是（ ）
A．静电喷涂 B．静电除尘 C．静电复印 D．避雷针
【答案】D
【详解】A．静电喷涂，喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物
体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电应用，故A不符合题意；
B．静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于
静电应用，故B不符合题意；
C．静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上，属于静电应用，故C不符合题意；
D．避雷针是为了把产生的静电导走，属于静电危害的防止，故D符合题意。
故选D。
11．卢瑟福在研究原子结构时做了如下实验：取一极薄的金箔，用一高速运动的氦核射击它，发
现大多数氦核通过了金箔，极少数氦核发生偏转或被金箔弹回，根据上述现象得出以下结论，其中正
确的是（ ）
A．金原子是实心球体，紧密结合排列
B．相对金原子而言原子核体积小质量大
C．金原子核带负电
D．金原子质量与氦核质量相当
【答案】B
【详解】A. 大多数氦核通过了金箔，说明金原子内部十分空旷，而不是实心紧密结合排列，故A
z
错误；
B. 而只有极少数氦核发生偏转或被金箔弹回，说明相对金原子而言原子核体积小、质量大，所以
才会有少数氦核发生偏转或被金箔弹回的现象，故B正确；
C. 原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，所以原子核带正电，故C错误；
D. 极少数的氦核能被金箔弹回，说明金原子质量远大于氦核质量，故D错误；
故选B．
12. 关于宇宙起源，现代大多数科学家认同的是（ ）
①宇宙诞生于距今约138亿年的一次大爆炸
②大爆炸是整体的，包括宇宙中的能量、物质、空间以及时间
③大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降
④宇宙温度下降至一定程度，逐步形成了原子、恒星、星系、星系团和超星系团等
A．①②③ B．①③④ C．②④ D．①②③④
【答案】D
【详解】关于宇宙起源，科学家们提出了各种理论来进行解释，现代大多数科学家认同的是大爆
炸理论，大家普遍认为，我们生存的宇宙诞生于距今约138亿年的一次大爆炸，大爆炸是整体的，包
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司括宇宙中的能量、物质、空间以及时间，目前也仍有膨胀之中，大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，随着
宇宙的体积膨胀，能量消耗，宇宙的温度则相应下降，当宇宙温度下降至一定程度时，逐步形成了原
子、恒星、星系、星系团和超星系团等，包括我们的太阳系，地球和组成我们人自己的各种元素等，
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
二、作图、填空题（每图2分，每空1分，共30分）
13．按要求作图。
（1）如图所示是卢瑟福提出的类似行星绕日的原子核式结构模型，请在电子和质子后的 括号里
用“＋”或“-”标出其所带电的种类。
【答案】见右图。
【详解】卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型中，电子带负电，质子带正电，中子不带电，
标注如图。
（2）用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近导体，请标出图中金属导体的ab两端所带的电荷．
z
【答案】见右图。
【分析】丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．
【详解】物理学中把被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷；同种电荷相互排斥，异种电
荷相互吸引，所以a端带负电荷，b端带正电荷，如图所示。
14. 如图所示，将一块透明有机玻璃板架在两本书之间，在下方撒上小纸屑，用干燥的丝绸在玻璃
板上摩擦，会观察到下方的小纸屑上下飞舞，跳跃不停，这是因为 ，小纸屑接触玻璃板后迅速
被弹开，这是因为 。
【答案】 见详解 见详解
【详解】带电体具有吸引轻小物体的性质，用干燥的丝绸在玻璃板上摩擦，摩擦过的有机玻璃板
带了电荷，能吸引轻小物体。
小纸屑与玻璃板接触后，由于玻璃板上的电荷转移到纸屑上，纸屑由于带上与玻璃板相同的电荷，
而相互排斥，迅速被弹开。
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司15. 如图是用来检验物体是否带电的验电器，其工作原理是 。用丝绸摩擦过的玻璃棒与验电
器金属球相接触，验电器的箔片张开，又取另一带电物体与验电器金属球相接触，发现验电器箔片先
合拢后张开，则另一带电物体一定带 电。
【答案】 同种电荷相互排斥 负
【详解】验电器是利用同种电荷相互排斥的原理制成的；丝绸和玻璃棒摩擦，玻璃棒因失去电子
而带正电，玻璃棒与验电器金属球相接触，验电器上的电子从验电器转移到玻璃棒，两片金属箔带同
种电荷；如果将另一带电小球与验电器金属球接触，验电器箔片先合拢，是因为这个带电小球上的负
电荷与验电器上的正电荷发生了中和现象，最终由于验电器的金属箔带同种电荷排斥而张开。
16. 物质一般有三种状态，其分子模型如图甲、乙、丙所示，其中 图有一定的体积和形状；
图有一定的体积，但形状不确定； 图既没有固定的形状，也没有固定的体积。
【答案】 丙 乙 甲
【详解】[1]丙图中的分子之间的距离最小，分子间的作用力最大，是固体的分子模型；固体有一
定的形状和体积。
[2]乙图中的分子之间的距离较z小，是液体的分子模型；液体没有确定的形状，但有一定的体积。
[3]甲图中的分子距离最大，分子间的作用力最小，是气体的分子模型；气体既没有固定的形状，
也没有固定的体积。
17. 如图所示是用来说明原子及原子核结构情况的示意图。原子是由原子核和核外带 电的电
子组成的，原子核内的 带正电， 不带电。由此图提供的信息可知：原子核内的质子和中
子 （选填“有”或“没有”）更精细的结构。
【答案】 负 质子 中子 有
【详解】原子是由原子核和核外电子组成的。核外电子带负电。
原子核是由质子和中子组成的。质子带有正电荷，与电子的负电荷相对应。而中子不带电，它是
电中性的。
根据题目中给出的示意图，我可以看到质子和中子再被细分成更小的粒子，即夸克。
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司18. 宇宙是一个有 的天体结构系统，在探究宇宙从何而来时，我们用粘有小塑料粒的气球类
比宇宙，小塑料粒可看成是宇宙中的天体，这里用到了 的研究方法。天体之间相距遥远，天文
学中常用 做长度单位。
【答案】 层次 类比法 光年
【详解】[1] 宇宙是一个有层次的天体结构系统，是膨胀的、演化的。
[2] 在探究宇宙从何而来时，我们用粘有小塑料粒的气球类比宇宙，小塑料粒可看成是宇宙中的天
体，这里用到了类比法的研究方法。
[3] 光年，就是光在一年内传播的距离，天体之间相距遥远，天文学中常用光年做长度单位。
19. 请将分子、病毒、质子按从大到小的顺序，填入微观世界尺度图中，① ，② ，③
。
【答案】 病毒 分子 质子
【详解】病毒是由分子构成的，故而病毒的体积大于分子；分子是由原子构成的，而原子则由原
子核和核外电子构成的，而原子核则是由质子和中子构成的，则分子的体积是远远的大于质子的。
20. 利用身边的常见物品也可以完成一些物理小实验：
z
（1）将塑料绳一端扎紧，从另一端把绳尽可能撕成更多的细丝，如图甲所示，用右手向下捋几下，
观察到的现象是：塑料细丝越来越 （选填“蓬松”或“紧密”），出现这种现象的原因：
，而右手与塑料细丝带上的是 （选填“同种”或“异种”）电荷；
（2）如图乙中a、b所示装置都可以检验某物体是否带电.在图b中，当带电的塑料棒靠近铝箔条
的一端时，铝箔条会偏转，出现这种现象的原因是 。
【答案】（1）蓬松，手捋塑料细丝时，出现摩擦起电现象，使塑料细丝带上同种电荷，同种电荷
相互排斥，异种；（2）带电物体可以吸引轻小物体
【详解】（1）用手捋塑料细丝时，出现摩擦起电现象，使塑料细丝带同种电荷，同种电荷相互排
斥，所以塑料细丝会向四周散开，观察到的现象是塑料绳越来越蓬松。
摩擦起电过程中发生的是电子的转移，因此手与塑料细丝带上的是等量的异种电荷。
（2）图a装置是验电器，原理是同种电荷相互排斥。图b装置是根据带电体可以吸引轻小物体的
性质来检验物体是否带电的。
21. 宇宙大千世界，从宏观到微观，从天体到原子，似乎都有那么多惊人的相同规律，如图甲所示，
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司是太阳系模拟图，行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与原子的核式结构模型十分相似，
其中，原子核相当于太阳，绕核运动的 就相当于行星；为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将
一个粘有小金属粒的气球看成宇宙，如图乙所示，将 看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一
小金属粒周围的其他小金属粒都在离它远去。表示宇宙中的天体在相互 。
【答案】 电子 小金属粒 远离
【详解】卢瑟福提出的核式结构模型为：原子是由位于原子中心的带正电的原子核，及核外绕核
转动的一定数目的带负电电子组成的；原子的结构与太阳系十分相似，位于原子中心的原子核相当于
太阳，电子相当于绕太阳运行的行星。
如图乙所示，将气球上的小金属粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他
小金属粒都在离它远去。表示宇宙中的天体在相互远离。这运用了类比法。
22．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；也就是说，宇宙在膨胀。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，式中H为一常量，称为啥勃常数，H的大小已由天文
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，其计算式
为T= （用上述公式中的字母表示）。根据近期观测，哈勃常数H=（3×10-2m/s） 光年。注：
光年是光在一年中所走的距离，等于光的传播速度3×108m/s与时间的乘积。由此估算宇宙的年龄约为
z
年（用科学记数法表示）。
【答案】
【详解】（1）宇宙年龄:
（2）
三、实验题与解答题（每空2分，共34分）
23. 在“走进分子世界”探究选择一种分子模型的活动中，李老师向一端封闭的玻璃管中注水至一
半位置，然后再注入染成红色的酒精直至充满，可以观察到分层现象（图a）。用食指堵住管口，将玻
璃管反复翻转，使酒精和水充分混合，发现刚开始时管内出现大量小“气泡”逐渐聚集成一个大“气
泡”，“气泡”上升时会越来越大（图b）。最后李老师松开手，发现玻璃管被“吸”挂在食指上（图
c）。
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学学学科科科网网网（（（北北北京京京）））股股股份份份有有有限限限公公公司司司（1）将酒精染成红色，目的是为了 ，加入酒精后出现分层现象是因为酒精的 比水
小；
（2）“气泡”的出现说明混合后酒精和水的总体积 （大于/等于/小于）混合前酒精和水的
总体积，最终玻璃管被“吸”挂在食指上是由于 的作用；
（3）为了便于学生了解分子模型，李老师分别用细颗粒小米和大颗粒鹰嘴豆分别装满两个杯子
（图d），接着将小米和鹰嘴豆混合后再分装，发现装不满两杯（图e），该实验 （模拟/证
明）了分子之间有空隙，这里李老师运用了 （控制变量/转换/类比）的实验方法，由此我们猜想
酒精分子和水分子的大小 （相等/不相等）。
【答案】 便于观察 密度 小于 大气压 模拟 类比 不相等
【详解】（1）将酒精染成红色，这样做的目的是为了便于观察实验现象。
加入酒精后出现分层现象，其原因是酒精的密度比水小，酒精会在水的上方。
（2）“气泡”的出现说明混合后酒精和水的总体积小于混合前酒精和水的总体积。
[4]最终玻璃管被“吸”挂在食指上是由于大气压的作用。
（3）分子用肉眼是看不到的，李老师分别用细颗粒小米和大颗粒鹰嘴豆分别装满两个杯子（图
d），接着将小米和鹰嘴豆混合后再分装，发现装不满两杯（图e），该实验模拟了分子之间有空隙，
这里李老师运用了类比的实验方法。
根据实验（e）可知，两种情况z下的体积不同，由此我们猜想酒精分子和水分子的大小是不相等。
24. 学习了同种电荷相互排斥之后，小乐想知道电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关呢？于是
他如图甲所示，做起了实验。Q是一个带正电的物体，把系在丝线上的带正电的小球先后挂在A、B、
C三处，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。
（1）这个力的大小可以通过 显示出来；
（2）为使实验现象更明显，悬挂在丝线上的小球应选用 ；
A．小钢球 B．泡沫小球
（3）根据实验现象，得出结论： 电荷间相互作用力的大小与带电体之间的 有关；
（4）做完以上实验后，用另一个小球靠近带正电的Q时，情景如图乙所示，则另一个小球的带电
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A．带负电 B．不带电 C．二者都
有可能
（5）请你大胆猜想：电荷间相互作用力的大小还可能与 有关。
【答案】 丝线与竖直方向的夹角 B 距离 C 小球所带电荷多少
【详解】（1）在小球质量一定的情况下，丝线与竖直方向的夹角越大，小球受到的电荷间作用力
越大，所以这个力的大小可以通过丝线与竖直方向的夹角大小显示出来。
（2）小球质量越小，在相同力作用下，丝线与竖直方向夹角越大，实验现象越明显，所以应选用
质量较小塑料泡沫小球，故B符合题意，A不符合题意。故选B。
（3）分析图示实验情景可知，在电荷量一定的情况下，电荷间的距离越小，电荷间的作用力越大。
所以电荷间相互作用力的大小与带电体之间的距离有关。
（4）由图乙可知，带电体Q吸引小球，由“带电体具有吸引轻小物体的性质”和“异种电荷相互
吸引”可知，相互吸引的可能是异种电荷，也可能一个带电，另一个不带电，故C符合题意，AB不符
合题意。故选C。
（5）电荷间相互作用力的大小还可能与小球所带电荷多少有关。
25．如图1所示，是α粒子散射实验示意图。1909年，著名科学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，
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
且有极少数的α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
z
（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”，这个“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，下列有关该现象的解释
中合理的是 ；
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）卢瑟福根据实验现象，经过想象、类比建立了类似行星绕日的 模型。这种方法叫
（选填“控制变量”或“建构模型”）法；
（4）根据以上的现象分析，以氢原子为例，正确的模型是图2中的 。
【答案】 原子核 B 核式结构 建构模型 C
【详解】（1）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，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，说明原子的质量主要集中在原子核上，这里的“很小的结
构”指的是原子核。
（2）原子核外有一个非常大的空间，使绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明原子内部绝大部分
空间是空的，故A不符合题意，B符合题意。故选B。
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核式结构模型，这种方法在物理学研究中叫建构模型法。
（4）原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小、质量大，原子核外有一个非常大的空
间，核外电子围绕原子核作高速运动，故C正确，ABD错误。故选C。
z
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