18.現(xiàn)代科學(xué)研究表明,太陽可以不斷向外輻射能量其來源是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng),其中最主要的核反應(yīng)方程是$2{\;}_{-1}^0e+4{\;}_1^1H→{\;}_2^4He+$釋放的核能.若太陽內(nèi)部只有這一種核反應(yīng),且這些“釋放的核能”最后都以可見光的形式輻射,其平均頻率為6.0×1014Hz.在地球上與太陽光垂直的每平方米截面上,通過的太陽能輻射功率為P=1.35×103 W/m2.已知普朗克常量h=6.63×10-34J•s,質(zhì)子質(zhì)量mp=1.6726×10-27 kg,${\;}_2^4He$質(zhì)量mα=6.6458×10-27 kg,電子質(zhì)量me=0.9×10-30 kg,光速c=3×108 m/s,太陽到地球之間的距離r=1.5×1011m.求:
(1)每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能;
(2)在地球上與太陽光垂直的每平方米截面上1s內(nèi)接收到的太陽輻射光子的個數(shù);
(3)每年太陽由于發(fā)光所減少的質(zhì)量.

分析 (1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求出發(fā)生一次核聚變反應(yīng)所釋放的核能.
(2)根據(jù)Pt=Nhν求出每秒內(nèi)在地球上與太陽光垂直的每平方米截面上光子的個數(shù).
(3)太陽輻射的能量以球形狀輻射,求出1s內(nèi)太陽輻射的能量,從而求出1年輻射的能量,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求出虧損的質(zhì)量.

解答 解:(1)根據(jù)質(zhì)量虧損和質(zhì)能關(guān)系,可知每發(fā)生一次該核反應(yīng)釋放的核能為
△E=(4mp+2me-mα)c2
代入數(shù)值,解得:△E=4.2×10-12 J.
(2)設(shè)每秒內(nèi)在地球上與太陽光垂直的每平方米截面上光子的個數(shù)為N,
根據(jù)題設(shè)條件可知 E0=Pt=Nhν,所以 $N=\frac{Pt}{hν}$,
代入數(shù)值,解得:N=3.4×1021個.
(3)設(shè)1s內(nèi)太陽輻射的能量為E1,1年內(nèi)太陽輻射的能量為E,每年太陽由于發(fā)光減少的質(zhì)量為m.
根據(jù)題設(shè)條件可知E1=4πr2P,E=E1t=4πr2Pt
根據(jù)質(zhì)量虧損和質(zhì)能關(guān)系可知E=△E=△mc2,
所以每年太陽由于發(fā)光減少的質(zhì)量$△m=\frac{△E}{c^2}=\frac{{4π{r^2}P{t_年}}}{c^2}$
代入數(shù)值,解得:△m=1.3×1017kg.
答:(1)每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能為4.2×10-12 J;
(2)在地球上與太陽光垂直的每平方米截面上1s內(nèi)接收到的太陽輻射光子的個數(shù)為3.4×1021個;
(3)每年太陽由于發(fā)光所減少的質(zhì)量為1.3×1017kg.

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握愛因斯坦質(zhì)能方程,并能靈活運用.知道虧損的質(zhì)量以能量的形式輻射出去.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

8.某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時,在彈簧下端掛1個鉤碼,靜止時彈簧長度為l1,在彈簧下端掛2個相同鉤碼,靜止時彈簧長度是l2.已知每個鉤碼質(zhì)量是m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭,掛2個鉤碼時,彈簧彈力F=2mg;該彈簧的勁度系數(shù)是$\frac{mg}{{l}_{2}-{l}_{1}}$.

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9.如圖所示,在足夠長的斜面上有一質(zhì)量為m的長方形木板A,木板上表面光滑.當(dāng)木板獲得初速υ0后正好能勻速下滑.在木板勻速下滑時將一質(zhì)量也為m的滑塊B輕輕地放在木板表面上.當(dāng)木塊B在木板上動量為$\frac{1}{2}$mv0時,木板A的動量為$\frac{1}{2}$mυ0;當(dāng)木塊B在木板上動量為$\frac{2}{3}$mv0時,木板A的動量為$\frac{1}{3}$mυ0;當(dāng)木塊B在木板上動量為2mv0時,木板A的動量為0.

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6.下列說法正確的是( 。
A.動量為零時,物體一定處于平衡狀態(tài)
B.動能不變,物體的動量一定不變
C.物體受到恒力的沖量也可能做曲線運動
D.物體所受合外力大小不變時,其動量大小一定要發(fā)生改變

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

13.用油膜法估測分子的大小,方法及實驗步驟如下:
①向體積V=0.6mL油酸中加酒精,直至總量達(dá)到V=1000mL.
②用注射器吸、僦杏退峋凭芤,把它一滴一滴地滴入小量筒中,當(dāng)?shù)稳雗=80滴時,測得其體積恰好是V0=1mL.
③先往邊長30~40cm的淺盤里倒入2cm深的水,然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上.
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸在水面上盡可能散開,將事先準(zhǔn)備好的帶方格的塑料蓋板放在淺盤上,并在塑料蓋板上描下油酸膜的形狀.
⑤描出的輪廓如圖所示,已知每個小正方形的邊長l=10mm,數(shù)出輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù),可以算出油酸膜的面積.
根據(jù)以上信息,回答下列問題:
(1)完成步驟③中的填空痱子粉或石膏粉;
(2)步驟④中要讓油膜盡可能散開的原因是讓油膜在水平面上形成單分子油膜;
(3)油酸膜的面積是110cm2;
(4)實驗測出油酸分子的直徑是6.5×10-10m;(最后一空計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.萬有引力定律的公式中的引力常量G的單位是( 。
A.NB.$\frac{N•{m}^{2}}{kg}$C.$\frac{{m}^{3}}{kg•{s}^{2}}$D.沒有單位

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.甲、乙兩車在公路上沿同一方向做直線運動,它們的v-t圖象如圖所示,兩圖象在t1時刻時相交于P點,P在橫軸上的投影為Q,OPQ的面積數(shù)值為x,在t=0時刻,乙在甲車前面,相距為d,下列說法正確的是( 。
A.若d=x,則兩車只能相遇一次,且相遇的時刻為t1
B.若d=$\frac{x}{4}$,則兩車只能相遇一次,且相遇的時刻為t1
C.若d=$\frac{3x}{4}$,則兩車能相遇兩次,且第一次相遇的時刻為$\frac{{t}_{1}}{2}$
D.若d=$\frac{x}{2}$,則兩車能相遇兩次,且第一次相遇的時刻為$\frac{{t}_{1}}{2}$

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

7.如圖所示,在“測定勻變速直線運動的加速度”實驗中獲得一條紙帶.某同學(xué)測出第1個計數(shù)點與第2個計數(shù)點的距離L1=3.30cm,第4個計數(shù)點與第5個計數(shù)點間的距離L2=4.50cm,且每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出,則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.1s,這輛小車的加速度a=0.4m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.下列說法中,正確的是( 。
A.E=k$\frac{Q}{{r}^{2}}$適用于真空中點電荷產(chǎn)生的電場,采用了比值定義法
B.電場中某點場強(qiáng)的方向與試探電荷的正負(fù)無關(guān)
C.電場強(qiáng)度方向就是放入電場中的負(fù)電荷受到的電場力的方向
D.在一個以點電荷為中心,r為半徑的球面上各處的電場強(qiáng)度都相同

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同步練習(xí)冊答案