學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精自我小測1下列說法中正確的是（）A．太陽是宇宙的中心B．太陽系中只存在太陽和它的八大行星C．太陽系由太陽和若干行星及它們的衛(wèi)星和彗星組成D．以上說法都正確2關(guān)于宇宙的成因，目前比較易被接受的是宇宙起源于________．3天文觀測表明：幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星（或星系)都在以各自的速度背離我們而運(yùn)動,離我們越遠(yuǎn)的星體,背離我們運(yùn)動的速度(稱為退行速度）越大，也就是宇宙在膨脹．不同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比，即v＝Hr，式中H為一常量，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測定．為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一個理論，認(rèn)為宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的．假設(shè)大爆炸后各星體即以不同的速度向外勻速運(yùn)動，并設(shè)想我們就位于其中心，則速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠(yuǎn)，這一結(jié)果與上述天文觀測一致．由上述理論和天文觀測結(jié)果,可估算宇宙年齡T，其計(jì)算公式為T＝________。4在天文學(xué)上把兩個相距較近，由于彼此的引力作用而沿軌道相互環(huán)繞的恒星系統(tǒng)稱為雙星，例如天狼星就是雙星系統(tǒng)的一顆子星，另一顆子星是已不再發(fā)光的白矮星，它們的環(huán)繞周期為50。1年．α星和β星組成的雙星系統(tǒng)其“晃動”(實(shí)際上是環(huán)繞轉(zhuǎn)動，不過人們往往只能看到它們在晃動)周期為T，α星的晃動范圍為Dα，β星的晃動范圍為Dβ，如圖4－7－1所示．試求α星和β星的質(zhì)量．圖4－7－15現(xiàn)在,科學(xué)家們正在設(shè)法探尋“反物質(zhì)”,所謂“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的,“反粒子”與其對應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電荷量,但電荷的符號相反．據(jù)此，若有反α粒子，它的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)為多少?6兩顆靠得較近的天體稱為雙星,宇宙中有一對雙星，質(zhì)量分別為m1、m2，它們以二者連線上某點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)雙星間的距離為L,不考慮其他星體的影響，求這兩顆星的軌道半徑和周期．7閱讀如下資料并回答問題：自然界中的物體由于具有一定的溫度，會不斷向外輻射電磁波，這種輻射因與溫度有關(guān),稱為熱輻射，熱輻射具有如下特點(diǎn):①輻射的能量中包含各種波長的電磁波；②物體溫度越高,單位時間內(nèi)從物體表面單位面積上輻射的能量越大;③在輻射的總能量中,各種波長所占的百分比不同．處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時，也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果它已在平衡狀態(tài)，則能量保持不變．若不考慮物體表面對輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體．單位時間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對溫度的四次方成正比．即P0＝δT4，其中常用δ＝5。67×10－8W/m2·K4.在下面的問題中，把研究對象都簡單地看成黑體．有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式：太陽半徑Rs＝696000km，太陽表面溫度T＝5770K，火星半徑r＝3395km,球面積S＝4πR2,其中R為球半徑．（1）太陽熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為2×10－7m～1×102m范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍．(2）每小時從太陽表面輻射的總能量為多少？（3）火星受到來自太陽的輻射可認(rèn)為垂直射到面積為πr2(r為火星半徑）的圓盤上，已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍．忽略其他天體及宇宙空間的輻射，試估算火星的平均溫度．8彗星-—拖著長長的尾巴，時而出現(xiàn)于黎明的東方，時而劃破晴夜的長空．對于彗星的觀察，我國從殷商時代就有了關(guān)于彗星的觀察記錄，并為后人留下了珍貴的資料，其中在《春秋》中記載的觀察彗星的資料，被公認(rèn)為是世界上哈雷彗星的最早記錄，比歐洲關(guān)于彗星的記錄早了幾百年．在西方研究彗星的眾多科學(xué)家中，英國物理學(xué)家哈雷對彗星的研究最為深入,他不僅對彗星進(jìn)行天文觀察，而且還對彗星的軌道進(jìn)行了定量的計(jì)算，1705年，他在《彗星天文學(xué)》一書中計(jì)算了彗星的24個軌道．在現(xiàn)在已知的1600顆彗星中，人們對其中的600顆已確定了它們的軌道．下面是關(guān)于彗星的幾個問題：（1）經(jīng)過觀察與研究，人們發(fā)現(xiàn)彗星繞太陽運(yùn)行的軌道一般為橢圓、拋物線或雙曲線．彗星軌道的形狀是由彗星的能量所決定的．試問著名的哈雷彗星的運(yùn)行軌道是橢圓，是拋物線,還是雙曲線？為什么？（2)據(jù)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，彗星是由稀薄氣體、冰凍團(tuán)塊、甲烷、氨、干冰等組成的．彗星中還含有鉀、鈣、錳、鈉和鐵等物質(zhì),試說明人們是運(yùn)用什么方法知道彗星中含有上述物質(zhì)的．(3）1994年,曾經(jīng)發(fā)生了一個轟動世界的天文奇觀，一顆命名為“蘇梅克—列維9號"的彗星斷裂成了21塊(其中最大的一塊線度約4km)，并以60km/s的速度連續(xù)地向木星撞去,這就是著名的彗-木相撞現(xiàn)象．蘇梅克-列維9號彗星中的第一塊碎片于格林尼治時間7月16日20時15分落入木星大氣層并向木星撞去，撞擊后產(chǎn)生的多個火球綿延近1000km。設(shè)想蘇梅克—列維9號彗星分裂時有一塊碎塊的質(zhì)量為1012kg，它相對于木星的速度為600m/s，求它與木星相撞過程中損失的機(jī)械能為多少．（4）蘇梅克—列維9號彗星中的第一個碎塊于格林尼治時間7月16日20時15分落入木星大氣層并向木星撞去,放出了相當(dāng)于8×1020J的巨大能量．已知一個鈾235裂變時可放出約200MeV的能量，試估算：蘇梅克—列維9號彗星中的第一個碎塊與木星相撞所釋放的能量相當(dāng)于多少千克的鈾235發(fā)生了裂變？參考答案1解析：太陽系中以太陽為中心，有八大行星繞太陽運(yùn)行，有的行星還有衛(wèi)星，除此外還有2000多顆比較小的小行星和彗星等,所以敘述較完整的是C項(xiàng)．通常我們所說的八大行星是指太陽系中較大的幾顆行星，太陽系的組成中還有小行星和彗星．答案:C2解析：目前關(guān)于宇宙成因有許多說法，其中具有代表性并為多數(shù)科學(xué)家所接受的是“大爆炸”學(xué)說,認(rèn)為宇宙起源于一次大爆炸．盡管“大爆炸”學(xué)說受到很多人支持,但仍有很多不解之謎．答案：大爆炸3解析：題中提供兩個信息，一是宇宙在膨脹時,各星體以不同的速度向外勻速運(yùn)動,不同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比，即v＝Hr；二是各星體勻速運(yùn)動，設(shè)想我們位于其中心，取大爆炸后的速度分別為v1、v2的兩個星體研究(v1＞v2）．設(shè)大爆炸開始到現(xiàn)在經(jīng)過的時間為T，由于各星體做勻速運(yùn)動，物理模型如圖所示．則兩個星體的位移應(yīng)滿足：r1＝v1T，r2＝v2T，根據(jù)r＝vT，結(jié)合題中的v＝Hr,可分析得到:T＝eq\f(1,H)。答案：eq\f(1，H)4解析：晃動范圍實(shí)際上就是做圓周運(yùn)動的直徑,晃動周期就是環(huán)繞周期，由于兩者之間萬有引力為向心力，故環(huán)繞中心轉(zhuǎn)動的角速度是一樣的．對α星：Geq\f（MαMβ,L2）＝Mαω2eq\f（Dα，2）①對β星：Geq\f（MαMβ，L2）＝Mβω2eq\f（Dβ,2)②兩星之間距離L＝eq\f(Dα＋Dβ，2）③又因?yàn)棣兀絜q\f（2π,T)④將③④式分別代入①式和②式整理可得Mα＝eq\f（π2DβDα＋Dβ2，2GT2）Mβ＝eq\f(π2DαDα＋Dβ2,2GT2).答案：Mα＝eq\f(π2DβDα＋Dβ2,2GT2)Mβ＝eq\f（π2DαDα＋Dβ2,2GT2）5解析：因“反粒子"與其對應(yīng)的正粒子具有相同質(zhì)量、相同電荷量，但電荷的符號相反．所以，反α粒子質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為－2。答案：4－26解析：設(shè)m1的半徑為R1，m2的半徑為R2，則R1＋R2＝L①由萬有引力定律Geq\f（m1m2，L2)＝m2eq\f(4π2，T2)R2②Geq\f(m1m2，L2）＝m1eq\f（4π2,T2)R1③由①②③可得R1＝eq\f(m2L,m1＋m2),R2＝eq\f（m1L,m1＋m2）T＝2πLeq\r（\f（LG，m1＋m2)).答案：R1＝eq\f(m2L，m1＋m2)R2＝eq\f（m1L，m1＋m2）T＝2πLeq\r（\f（LG,m1＋m2)）7解析：（1）由ν＝c/λ得ν1＝eq\f（3.00×108，2×10－7)Hz＝1.5×1015Hz.ν2＝eq\f（3。00×108，1×102）Hz＝3×106Hz所以輻射頻率范圍是3.00×106Hz~1.5×1015Hz。（2）每小時從太陽表面輻射的總能量為E＝4πδRs2T4t，代入數(shù)據(jù)得E＝1.38×1030J.(3)設(shè)火星表面溫度為T′，太陽到火星的距離為d，火星單位時間內(nèi)吸收來的太陽的輻射能量Pλ＝πRs2δT4eq\f(πr2,4πd2），d＝400Rs所以Pλ＝eq\f(πδT4r2,4002)火星單位時間內(nèi)向外輻射電磁波能量為P出＝4πδr2T′4,火星處于平衡狀態(tài)Pλ＝P出，即eq\f（πδT4r2，4002)＝4πδr2T′4得T′＝eq\f（T，\r(800））＝204K。答案:(1）3。00×106Hz～1。5×1015Hz(2）1.38×1030J（3)204K8解析：(1)哈雷彗星是一顆周期彗星，人們最近的一次觀察到它是在1986年，預(yù)計(jì)在2062年哈雷彗星會再一次光臨地球“做客”．哈雷彗星的周期為76年，由此可見哈雷彗星的運(yùn)行軌道應(yīng)該是橢圓．（2）當(dāng)彗星造訪地球時，可以對其進(jìn)行光譜分析，通過對彗星光譜的分析，我們可以知道彗星中含有鉀、鈣、鈉、鐵等物質(zhì)．(3)這個彗星碎塊與木星相撞的過程中損失的機(jī)械能等于其與木星相碰前瞬間的動能，則有ΔE＝eq\f(mv2,2)＝1012×eq\f（6002,2)J＝1。8×1017J。（4）我們先計(jì)算一個鈾235裂變放出的核能是多少焦,ΔE＝2×108×1。6×10－19J，我們再計(jì)算多少個鈾235裂變后可放出8×1020J的能量,即n＝eq\f（8×1020，3。2×10－11)＝2。5×1031（個)，則約相當(dāng)于發(fā)生裂變的鈾的質(zhì)量m＝235×10－3×eq\f（n，N0)＝eq\f（2。35×10－1×2.5×1031，6。02×1023）kg＝9.8×106kg。答案：（1）橢圓理由略（2)光譜分析(3）1。8×1017J(4）9。8×106kg9(探究)黑洞的本質(zhì)是什么？9解析：愛因斯坦相對論指出，任何物體的速度都不可能超過光速，由此可以推斷,對這種天體來說,任何物體都不能擺脫它的吸引而逃脫出來,這種天體就是我們常聽到的黑洞．黑洞是否存在不僅對理論物理的研究非常重要，對天體物理、宇宙學(xué)等都非常重要．于1990年發(fā)射升空的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡幾年來的觀察結(jié)果支持黑洞理論，1997年2月更換過設(shè)備的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡已發(fā)回許多更清晰、詳細(xì)的觀測資料，供科學(xué)研究．黑洞就像一個謎，沒有人能看見它．但黑洞強(qiáng)大的吸引力會影響它附近的天體，這些天體在被黑洞吸收、吞沒的過程中，會發(fā)射出X射線或Y射線，而一旦落入黑洞，便無影無蹤．科學(xué)家就是通過觀測這些射線，發(fā)現(xiàn)了黑洞的蛛絲馬跡．例如,天鵝座X1的伴星可能就是一個黑洞．還有科學(xué)家認(rèn)為，銀河系的中心也存在一個巨大的黑洞．答案：關(guān)于宇宙和我們?nèi)祟愃诘奶栂到Y(jié)構(gòu)問題，是人類文化歷史中最古老的課題之一．這些問題的科學(xué)研究，也就是天文學(xué),推動了物理學(xué)的發(fā)展,并且對哲學(xué)也產(chǎn)生了巨大的影響．今天,天文學(xué)已成為物理學(xué)不可分割的組成部分，研究它的目的是為了認(rèn)識宇宙以及構(gòu)成它的所有宏觀部分的形成和發(fā)展．這就需要把經(jīng)驗(yàn)研究，就是觀測和實(shí)驗(yàn)，與理論研究結(jié)合起來，這就使天文學(xué)必然與許多物理領(lǐng)域產(chǎn)生必不可少的聯(lián)系，特別是與粒子物理．黑洞是一種非常神秘的天體．它的體積很小，但密度卻大得驚人，每立方厘