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(1)太陽內部的核聚變可以釋放出大量的能量,這些能量以電磁波(場)的形式向四面八方輻射出去,其總功率達到3.8×1026 W.根據愛因斯坦的質能方程估算,單純地由于這種輻射,太陽每秒鐘減少的物質質量約為
 
kg.(保留一位有效數字)
(2)下面三個高中物理教材中的力學實驗:A.驗證牛頓第二定律,B.探究功與物體速度變化的關系,C.驗證機械能守恒定律,在這三個實驗中(選填“A”、“B”、“C”)
①需要使用天平測量物體質量的是
 

②需要使用刻度尺測量長度的是
 

③需要求物體通過某點瞬時速度的是
 

(3)有一根細長而均勻的金屬管線樣品,橫截面如圖所示.此金屬材料重約1~2N,長約為30cm,電阻約為10Ω.已知這種金屬的電阻率為ρ,密度為ρ0.因管內中空部分截面積形狀不規則,無法直接測量,請設計一個實驗方案,測量中空部分的截面積S0,現有如下器材可選:
A.毫米刻度尺
B.螺旋測微器
C.電流表(600mA,1.0Ω)
D.電流表(3A,0.1Ω)
E.電壓表(3V,6kΩ)
F.滑動變阻器(5Ω,3A)
G.蓄電池(6V,0.05Ω)
H.開關一個,帶夾子的導線若干.
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①除待測金屬管線外,還應選用的器材有
 
(只填代號字母)
②在圖中畫出你所設計的實驗電路圖,并把所選儀器連成實際測量電路.
③實驗中需要測量的物理量有:
 
.(標出對應字母)
④計算金屬管線內部空間截面積S0的表達式為S0=
 
分析:(1)應用質能方程△E=△mc2求解太陽每秒鐘減少的質量.
(2)根據對各實驗原理、器材的掌握分析答題.
(3)本實驗需要用伏安法測量電阻,同時要結合電阻定律求解導體的截面積,故可以先得到截面積的表達式,再結合歐姆定律得到待測量,從而進一步選擇器材;
用伏安法測量電阻,要求盡可能測出多組有關數值,故滑動變阻器要采用分壓式接法;由于金屬原件長度較短,故電阻較小,故采用安培表外接法,畫出電路圖后進一步連接實物圖即可;
根據歐姆定律和電阻定律公式可以得到要測量的物理量,并進一步推導出公式.
解答:解:(1)太陽釋放的能量E=Pt,∵E=△mc2,
∴太陽每秒鐘減少的質量△m=
Pt
c2
=
3.8×1026W×1s
(3×108m/s)2
≈4×109kg.
(2)①需要使用天平測量物體質量的是:A.驗證牛頓第二定律;
②需要使用刻度尺測量長度的是A.驗證牛頓第二定律,B.探究功與物體速度變化的關系,C.驗證機械能守恒定律;
③需要求物體通過某點瞬時速度的是:B.探究功與物體速度變化的關系,C.驗證機械能守恒定律;
(3)①本實驗需要用伏安法測量電阻,根據歐姆定律,有R=
U
I
;同時要結合電阻定律公式R=ρ
L
S
求解截面積;故要用電壓表測量電壓,電流表測量電流,刻度尺測量長度,螺旋測微器測量直徑,當然,要組合成電路,還需要電源、電鍵、導線以及滑動變阻器;由于電阻通電電流大會升溫,影響電阻率,故要小電流,故電流表選擇較小量程,電壓表也選擇較小量程;需要的實驗器材為:ABCEGH;
②電路及實際測量電路如圖所示.
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③④根據歐姆定律,有R=
U
I
;
根據電阻定律,有R=ρ
L
S
,故截面積為:S=
ρIL
U

故要用螺旋測微器測橫截面邊長a,用毫米刻度尺金屬管線長度L,電壓表示數U,電流表示數I,
故金屬管線內部空間截面積S0的表達式為:S0=a2-
ρIL
U

故答案為:(1)4×109;(2)①A; ②A、B、C; ③B、C;
(3)①ABCEFGH;②電路圖如圖所示;實物電路圖如圖所示;
③橫截面邊長a、管線長度l、電壓表示數U、電流表示數I;④a2-
ρIL
U
點評:(1)知道△E=△mc2中△m是虧損質量,△E是釋放的核能.
(2)理解各實驗原理即可正確解題.
(3)本題考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路、實驗測量、實驗數據處理等問題,知道實驗原理是正確解題的關鍵.
練習冊系列答案
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(2008?深圳二模)(1)太陽能來源于太陽內部的熱核反應.太陽能的能量實際上是由質子所參與的一系列反應所產生的,其總效果為4個質子聚變為1個新核并生成2個正電子(
 
0
1
e
),試寫出其核反應方程并指出新核的名稱.
(2)若有一質量為5×103kg、用太陽能電池作為驅動能源的環保汽車,在平直公路上從靜止開始啟動,當它速度達到24m/s后,立即關閉發動機,其運動的V-t圖象如圖所示.設運動過程中汽車所受阻力不變.試結合圖象簡述汽車的運動情況,并求出汽車所受的阻力大小.

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(2006?鹽城二模)太陽輻射的能量實際上是由它內部的核聚變反應釋放的核能.核反應方程是 2
 
0
-1
e+4
 
1
1
H→
 
4
2
He+釋放的能量
(1)已知質子質量mp=1.0073u,He-4的質量mα=4.0026u,電子質量me=0.00055u,1u相當于931.5MeV的能量.求每聚變成1摩爾He-4核所放出的核能;
(2)已知每秒鐘從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能量為1.4×103J,其中可見光部分約占45%.假如認為可見光的波長均為0.55μm,太陽向各個方向的輻射是均勻的,日地間距離R=I.5×1011m,普朗克常數h=6.6×10-34J.s.請估算出太陽每秒鐘輻射出的可見光的光子數.(只要求二位有效數字).

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(2007?茂名一模)(1)地球獲得的太陽能來自太陽內部的反應:太陽內部存在大量的質子(氫核),這些質子不斷地進行著4個聚變為1個氦核的熱核反應,伴隨著熱核反應放出大量的能量,這些能量輻射到地球就是我們平常所說的太陽能.請寫出這個核反應方程并求出這一核反應所釋放的能量.(已知質子的質量mp=1.672118×10-27kg,電子質量me=9.13×10-31kg,氦核的質量mHe=6.6429×10-27kg,h=6.63×10-34J?S.)
(2)理論和實驗均指出氫原子處于一系列不連續的能量狀態中,基態的能量為E1=-13.6eV.當處于不同激發態的氫原子向基態躍遷時產生的光線是紫外線,屬于賴曼系;而處于更高能級的氫原子向n=2的能級躍遷時產生的光線是可見光,屬于巴耳末系.求:
①巴耳末系光線中最長的波長是多少?
②若用此光線作為光源做雙縫干涉實驗,雙縫的距離為d=10μm,雙縫到屏的距離為L=0.02m,則干涉條紋的寬度是多少?

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太陽輻射的能量實際上是由它內部的核聚變反應釋放的核能.核反應方程是+釋放的核能.

(1)已知質子質量mp=1.007 3 u,的質量mα=4.002 6 u,電子質量me=0.000 55 u,1 u相當于931.5 MeV的能量.求每聚變成1摩爾核所放出的核能;

(2)已知每秒鐘從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能量為1.4×103 J.其中可見光部分約占45%.假如認為可見光的波長均為0.55 μm,太陽向各個方向的輻射是均勻的,日地間距離R=1.5×1011 m,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s.請估算出太陽每秒鐘輻射出的可見光的光子數.(只要求兩位有效數字)

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科目:高中物理 來源:2006年江蘇省鹽城市高考物理二模試卷(解析版) 題型:解答題

太陽輻射的能量實際上是由它內部的核聚變反應釋放的核能.核反應方程是 2e+4H→He+釋放的能量
(1)已知質子質量mp=1.0073u,He-4的質量mα=4.0026u,電子質量me=0.00055u,1u相當于931.5Mev的能量.求每聚變成1摩爾He-4核所放出的核能;
(2)已知每秒鐘從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能量為1.4×103J,其中可見光部分約占45%.假如認為可見光的波長均為0.55μm,太陽向各個方向的輻射是均勻的,日地間距離R=I.5×1011m,普朗克常數h=6.6×10-34J.s.請估算出太陽每秒鐘輻射出的可見光的光子數.(只要求二位有效數字).

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