太陽現(xiàn)在正處于主序星演化階段，它主要是由電子和H、He等原子核組成.維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是2e+4H→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)而使太陽中的H核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段.為了簡化，假定目前太陽全部由電子和H核組成.

（1）為了研究太陽的演化進程，需知道太陽的質(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 s.試估算目前太陽的質(zhì)量M.

（2）已知質(zhì)子質(zhì)量mp＝1.6726×10－27 kg，He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.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）又知在地球上與太陽光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能E＝1.35×103 W/m2.試估算太陽繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命.（估算結(jié)果只要求保留一位有效數(shù)字）

解析：（1）設(shè)太陽質(zhì)量為M，根據(jù)萬有引力和牛頓定律有G=mr        ①

mg＝G                                                                                                            ②

聯(lián)立①②解得M＝m·＝2×1030 kg.

（2）ΔE＝Δmc2＝（4mp+2me－mα）c2＝4.2×10－12 J.

（3）據(jù)題設(shè)假定，在太陽繼續(xù)保持在主序星階段的時間內(nèi)，發(fā)生題中所述的核聚變反應(yīng)的次數(shù)：N＝×10%

則太陽總共輻射出的能量為E＝NΔE

設(shè)太陽輻射是各向同性的，則每秒內(nèi)太陽向外放出的輻射能為E′＝4πr2·W

所以太陽繼續(xù)保持在主序星的時間為

t＝＝

＝1×1010年＝100億年.


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)（1）如圖所示是氫原子的能級圖，現(xiàn)有大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷，所輻射的光子中，只有一種能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)．以下判斷正確的是
 

A．該光子一定是氫原子從激發(fā)態(tài)n=3躍遷到n=2時輻射的光子
B．該光子一定是氫原子從激發(fā)態(tài)n=2躍遷到基態(tài)時輻射的光子
C．若氫原子從激發(fā)態(tài)n=4躍遷到基態(tài)，輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)
D．若氫原子從激發(fā)態(tài)n=4躍遷到n=3，輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)
（2）一個質(zhì)量為50kg的人站立在靜止于平靜水面上的質(zhì)量為400kg的船上，突然船上人對地以2m/s的水平速度跳向岸，不計水的阻力，則船以
 
m/s的速度后退，若該人向上跳起后，以人船為系統(tǒng)，人船系統(tǒng)的動量
 
_．（填守恒或不守恒）
（3）太陽現(xiàn)在正處于主序星演化階段．它主要是由電子和
 
1
1
H、
 
4
2
He等原子核組成．維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是：2
 
0
-1
e+4
 
1
1
H→
 
4
2
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)生一次上述核反應(yīng)所釋放的核能；
②用上述輻射中產(chǎn)生的波長為400nm的某一單色光去照射逸出功為3.0×10-19J的金屬材料銫時，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能．（保留一位有效數(shù)字，普朗克常量h=6.63×10-34J?s）

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科目：高中物理 來源： 題型：

太陽現(xiàn)在正處于主序星演化階段.它主要是由電子和、等原子核組成的.維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程式是+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，若由于核聚變反應(yīng)而使太陽中的數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)目減少10%，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段.為了簡化，假定目前太陽全部由電子和組成.

（1）已知質(zhì)子質(zhì)量mp=1.672 6×10-27 kg, 的質(zhì)量mα=6.645 8×10-27 kg，電子質(zhì)量me=0.9×10-30 kg，光速c=3.0×108 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.

（2）又知地球上與太陽光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能W=1.35×103 W/m2，太陽質(zhì)量M=2×1030 kg,日地中心距離r=1.5×1011 m.試估算太陽繼續(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 來源： 題型：

太陽現(xiàn)在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)而使太陽中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%,太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段.為了簡化,假定目前太陽全部由電子和核組成.

(1)為了研究太陽的演化進程,需知道太陽的質(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取10 m/s2,1年約為3.2×107 s.試估算目前太陽的質(zhì)量M.

(2)已知質(zhì)子質(zhì)量mp=1.672 6×10-27 kg, 質(zhì)量mα=6.645 8×10-27 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)又知在地球上與太陽光垂直的每平方米截面上,每秒通過的太陽輻射能E=1.35×103 W/m2.試估算太陽繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命.(估算結(jié)果只要求保留一位有效數(shù)字)

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科目：高中物理 來源：2012屆江蘇省揚州中學(xué)高三下學(xué)期質(zhì)量檢測（三）物理試卷（帶解析） 題型：計算題

太陽現(xiàn)在正處于主序星演化階段。它主要是由電子和、等原子核組成。維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是： +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)生一次上述核反應(yīng)所釋放的核能；
②用上述輻射中產(chǎn)生的波長為400nm某一單色光去照射逸出功為3.0×10-19J金屬材料銫時，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能。（保留三位有效數(shù)字，普朗克常量h=6.63×10-34J·s）

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