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
(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
得
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+2me-mα)c2
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E=N·△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
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
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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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