太陽(yáng)現(xiàn)正處于主序星演化階段.它主要是由電子和、等原子核組成.維持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng),核反應(yīng)方程是釋放的核能,這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能.根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論,若由于聚變反應(yīng)而使太陽(yáng)中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%,太陽(yáng)將離開(kāi)主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段.為了簡(jiǎn)化,假定目前太陽(yáng)全部由電子和核組成.

(1)為了研究太陽(yáng)演化進(jìn)程,需知道目前太陽(yáng)的質(zhì)量M.已知地球半徑R=6.4×106 m,地球質(zhì)量m=6.0×1024 kg,日地中心的距離r=1.5×1011 m,地球表面處的重力加速度g=10m/s2 ,1年約為3.2×107秒,試估算目前太陽(yáng)的質(zhì)量M.

(2)已知質(zhì)子質(zhì)量mp=1.6726×1027 kg,質(zhì)量mα=6.6458×1027 kg,電子質(zhì)量 me=0.9×1030 kg,光速c=3×108 m/s.求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能.

(3)又知地球上與太陽(yáng)垂直的每平方米截面上,每秒通過(guò)的太陽(yáng)輻射能w=1.35×103 W/m2.試估算太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命.(估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)字.)

(1)2×1030 kg

     (2)4.2×10-12 J

     (3)1百億年


解析:

(1)要估算太陽(yáng)的質(zhì)量M,研究繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的任一顆行星的公轉(zhuǎn)均可,現(xiàn)取地球?yàn)檠芯繉?duì)象.設(shè)T為地球繞日心運(yùn)動(dòng)的周期,則由萬(wàn)有引力定律和牛頓定律可知

                

地球表面處的重力加速度  

              

以題給數(shù)值代入,得M=2×1030 kg   

(2)根據(jù)質(zhì)量虧損和質(zhì)能公式,該核反應(yīng)每發(fā)生一次釋放的核能為

E=(4mp+2memαc2                      

代入數(shù)值,得△E=4.2×10-12 J                     

(3)根據(jù)題給假設(shè),在太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星階段的時(shí)間內(nèi),發(fā)生題中所述的核聚變反應(yīng)的次數(shù)為                            

因此,太陽(yáng)總共輻射出的能量為EN·△E

設(shè)太陽(yáng)輻射是各向同性的,則每秒內(nèi)太陽(yáng)向外放出的輻射能為ε=4πr2w  

所以太陽(yáng)繼續(xù)保持在主星序的時(shí)間為              

由以上各式解得

以題給數(shù)據(jù)代入,并以年為單位,可得t=1×1010年=1百億年     

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

太陽(yáng)現(xiàn)正處于主序星演化階段.它主要是由電子和
 
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H
 
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He
等原子核組成.維持太陽(yáng)輻射的是他內(nèi)部的核聚變反應(yīng),核反應(yīng)方程是2
 
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e+4
 
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H→
 
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He+釋放核能
,這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能.(1)已知質(zhì)子質(zhì)量mp,氦核的質(zhì)量mα,電子質(zhì)量me,光速c.試求每發(fā)生一次上述聚變反應(yīng)所釋放的核能.(2)用上述輻射中產(chǎn)生的波長(zhǎng)為400nm某一單色光去照射逸出功為3.0×10-19J金屬材料銫時(shí),能否產(chǎn)生光電效應(yīng)?若能,試求出產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能.(普朗克常量h=6.63×10-34J?s)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

太陽(yáng)現(xiàn)正處于主序星演化階段,它主要是由電子的
 
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H、
 
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He等原子核組成,維持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng),核反應(yīng)方程是2e+4
 
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1
H→
 
4
2
He+釋放的核能,這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能,根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論,若由于聚變反應(yīng)而使太陽(yáng)中的
 
1
1
H核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%,太陽(yáng)將離開(kāi)主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段,為了簡(jiǎn)化,假定目前太陽(yáng)全部由電子和
 
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H核組成.?
(1)為了研究太陽(yáng)演化進(jìn)程,需知道目前太陽(yáng)的質(zhì)量M,已知地球半徑R=6.4×106 m,地球質(zhì)量m=6.0×1024 kg,月地中心的距離r=1.5×1011 m,地球表面處的重力加速度g=10m/s2,1年約為3.2×107 s,試估算目前太陽(yáng)的質(zhì)量M.?
(2)已知質(zhì)量mp=1.6726×10-27 kg,
 
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He質(zhì)量ma=6.6458×10-27 kg,電子質(zhì)量me=0.9×10-30 kg,光速c=3×108 m/s.求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能.?
(3)又知地球上與太陽(yáng)光垂直的每平方米截面上,每秒通過(guò)的太陽(yáng)輻射能W=1.35×103 J/m2.試估算太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命.(估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)字)?

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科目:高中物理 來(lái)源:2010年江蘇省高二下學(xué)期期末考試物理 題型:計(jì)算題

(12分)太陽(yáng)現(xiàn)正處于主序星演化階段.它主要是由電子和 、等原子核組成.維持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng),核反應(yīng)方程是,放出的核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能(普朗克常量J·s).要求:

(1)已知質(zhì)子質(zhì)量mp,氦核的質(zhì)量mα,電子質(zhì)量me,光速c.求每發(fā)生一次上述聚變反應(yīng)所釋放的核能;

(2)用上述輻射中產(chǎn)生的波長(zhǎng)為400nm某一單色光去照射逸出功為3.0×10-19J金屬材料銫時(shí),能否產(chǎn)生光電效應(yīng)?若能,求出產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能.

 

 

 

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2010屆高三物理每周精析精練:原子物理 題型:計(jì)算題

 太陽(yáng)現(xiàn)正處于主序星演化階段。它主要是由電子和等原子核組成。維持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng),核反應(yīng)方程是釋放的核能,這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能。根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論,若由于聚變反應(yīng)而使太陽(yáng)中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%,太陽(yáng)將離開(kāi)主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段。為了簡(jiǎn)化,假定目前太陽(yáng)全部由電子和核組成。

(1)為了研究太陽(yáng)演化進(jìn)程,需知道目前太陽(yáng)的質(zhì)量M。已知地球半徑R=6.4×106 m,地球質(zhì)量m=6.0×1024 kg,日地中心的距離r=1.5×1011 m,地球表面處的重力加速度 g=10 m/s2 ,1年約為3.2×107 秒,試估算目前太陽(yáng)的質(zhì)量M。

(2)已知質(zhì)子質(zhì)量mp=1.6726×1027 kg,質(zhì)量mα=6.6458×1027 kg,電子質(zhì)量 me=0.9×1030 kg,光速c=3×108 m/s。求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能。

(3)又知地球上與太陽(yáng)垂直的每平方米截面上,每秒通過(guò)的太陽(yáng)輻射能w=1.35×103 W/m2。試估算太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命。(估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)字。)

      

 

 

 

 

 

 

 

 

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