题目

密度最大的物质在地球上，我们目前已经发现了一百多种元素，在这些元素组成的物质中，密度最大的是金属锇。锇的密度为22.6×103kg/m3 ， 看起来够大了，它是“密度大王”吗？不！我们不能将自己的视野局限于地球，我们要到茫茫宇宙中去寻找“密度大王”。在广阔无垠的宇宙中，有一种叫“白矮星”的天体。它的密度是3.0×1010kg/m3 ， 是锇密度的 106倍(即 100 万倍)。它能称王吗？也不能！因为还有一种叫“中子星”的天体，它的密度达1016kg/m3；而另一种天体“脉冲星”的密度更是高达1018kg/m3 ， 即1cm3的这种物质的质量为10亿t。然而“脉冲星”也不敢称霸，因为新发现的“黑洞”的密度比它还要大。根据计算，质量和太阳一样大的黑洞，它的密度可达 5×1019kg/m3 ， 在它里面取小米粒大的一小块物质，要用几万艘万吨轮船才拖得动。而质量更小的黑洞密度就更大了。由于黑洞的密度极大，它的引力也极大，连光也不能从中逃脱。这样说来，“密度大王”的交椅也只有“黑洞”能坐了。北京时间2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，如图所示，该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环。 根据上述材料，回答下列问题： 1. 下列天体的密度由小到大排列正确的是(______)A. 白矮星、中子星、脉冲星、黑洞B. 白矮星、脉冲星、中子星、黑洞C. 中子星、白矮星、脉冲星、黑洞D. 黑洞、脉冲星、中子星、白矮星2. 质量比太阳小的黑洞，黑洞的密度有可能是(______)A. 5×1019kg/m3B. 5×1018kg/m3C. 8×1019kg/m3 D. 8×1018kg/m33. 如图所示的黑洞与地球的距离约为________m(结果保留2位有效数字)。

密度最大的物质

在地球上，我们目前已经发现了一百多种元素，在这些元素组成的物质中，密度最大的是金属锇。锇的密度为22.6×103kg/m3 ， 看起来够大了，它是“密度大王”吗？不！我们不能将自己的视野局限于地球，我们要到茫茫宇宙中去寻找“密度大王”。在广阔无垠的宇宙中，有一种叫“白矮星”的天体。它的密度是3.0×1010kg/m3 ， 是锇密度的 106倍(即 100 万倍)。它能称王吗？也不能！因为还有一种叫“中子星”的天体，它的密度达1016kg/m3；而另一种天体“脉冲星”的密度更是高达1018kg/m3 ， 即1cm3的这种物质的质量为10亿t。然而“脉冲星”也不敢称霸，因为新发现的“黑洞”的密度比它还要大。根据计算，质量和太阳一样大的黑洞，它的密度可达 5×1019kg/m3 ， 在它里面取小米粒大的一小块物质，要用几万艘万吨轮船才拖得动。而质量更小的黑洞密度就更大了。由于黑洞的密度极大，它的引力也极大，连光也不能从中逃脱。这样说来，“密度大王”的交椅也只有“黑洞”能坐了。

北京时间2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，如图所示，该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环。

根据上述材料，回答下列问题：

1. 下列天体的密度由小到大排列正确的是(______)

A. 白矮星、中子星、脉冲星、黑洞

B. 白矮星、脉冲星、中子星、黑洞

C. 中子星、白矮星、脉冲星、黑洞

D. 黑洞、脉冲星、中子星、白矮星

2. 质量比太阳小的黑洞，黑洞的密度有可能是(______)

A. 5×1019kg/m3

B. 5×1018kg/m3

C. 8×1019kg/m3

D. 8×1018kg/m3

3. 如图所示的黑洞与地球的距离约为________m(结果保留2位有效数字)。

题目解答

答案

1.

2.

3.

解析

  1. 考查要点：本题主要考查对材料中天体密度数据的理解与排序能力，以及科学记数法的计算应用。
  2. 解题核心：
    • 第一题：需明确各天体密度数值大小关系，按由小到大排序。
    • 第二题：理解黑洞密度与质量的关系（质量越小，密度越大）。
    • 第三题：掌握光年与米的换算关系，注意有效数字的保留规则。

第1题

  1. 提取关键数据：
    • 白矮星：$3.0 \times 10^{10} \, \text{kg/m}^3$
    • 中子星：$10^{16} \, \text{kg/m}^3$
    • 脉冲星：$10^{18} \, \text{kg/m}^3$
    • 黑洞：$5 \times 10^{19} \, \text{kg/m}^3$（太阳质量级别）
  2. 比较大小：
    $3.0 \times 10^{10} < 10^{16} < 10^{18} < 5 \times 10^{19}$
    对应天体顺序为：白矮星 < 中子星 < 脉冲星 < 黑洞，对应选项A。

第2题

  1. 理解关系：材料指出“质量更小的黑洞密度更大”。
  2. 分析选项：
    • 太阳质量黑洞密度为$5 \times 10^{19} \, \text{kg/m}^3$，更小质量黑洞密度应更大。
    • 选项C（$8 \times 10^{19}$）和D（$8 \times 10^{18}$）中，只有C符合“更大”条件。

第3题

  1. 单位换算：
    • 1光年 $= 9.461 \times 10^{15} \, \text{m}$。
    • 5500万光年 $= 5.5 \times 10^7 \times 9.461 \times 10^{15} = 5.20355 \times 10^{23} \, \text{m}$。
  2. 有效数字：保留两位有效数字，结果为$5.2 \times 10^{23} \, \text{m}$。