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天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:...

天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的。

(1)4个氢核(6ec8aac122bd4f6eH)聚变成1个氦核(6ec8aac122bd4f6eHe),同时放出2个正电子(6ec8aac122bd4f6ee)和2个中微子(ν0),请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量。

(2)研究表明,银河系的年龄约为t=3.8×1017s,每秒银河系产生的能量约为1×1037J(P=1×1037J/s),现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量(最后结果保留2位有效数字)

(3)根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断。

  (可能用到的数据:银河系的质量约为M=3×1041kg,原子质量单位1u=1.66×106ec8aac122bd4f6ekg,1u相当于1.5×106ec8aac122bd4f6eJ的能量,电子质量me=0.0005u,氦核质量mα=4.0026u,氢核质量mp=1.0078u,中微子ν0质量为零。

 

(1)4H→He+2e+2ν0           =4×1.0078u—4.0026u—2×0.0005u=0.0276u           =Δmc2=0.0276 ×1.5×10J= 4.14×J    (2)m=mα=6.1×1039kg      (3) 氦的含量  k==≈2% 由估算结果可知,k≈2%远小于25%的实际值,所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的 【解析】略
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考点分析:
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如图所示,光滑水平面上有ABC三个物块,质量分别为mA = 2.0kg,mB = 1.0kg,mC = 1.0kg.现用一轻弹簧将AB两物块连接,并用力缓慢压缩弹簧使AB两物块靠近,此过程外力做108J的功(弹簧仍处于弹性限度内),然后同时释放AB,弹簧开始逐渐变长,当弹簧刚好恢复原长时,C恰以4m/s的速度迎面与B发生碰撞并粘连在一起.求:

(1)弹簧刚好恢复原长时(BC碰撞前)AB物块速度的大小.

(2)当弹簧第二次被压缩时,弹簧具有的最大弹性势能.

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如图所示,质量mA=4.0 kg的木板A放在光滑的水平面C上,木板右端放着质量mB=1.0 kg的小物块B(视为质点),小物块与木板间的动摩擦因数μ=0.24.开始时,它们均处于静止状态,现在木板A突然受到一个水平向右的12 N·s的瞬时冲量I作用开始运动.假设木板足够长,重力加速度g取10 m/s2.求:

(1)瞬时冲量作用结束时木板的速度v0

(2)小物块B从开始运动到相对木板静止的过程中对地发生的位移.

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中,一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变,α粒子的质量为m,电量为q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内.现测得α粒子运动的轨道半径R,试求在衰变过程中的质量亏损.(注:涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计.)

 

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气垫导轨是常用的一种实验仪器。它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板CD的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

a.用天平分别测出滑块A、B的质量mAmB

b.调整气垫导轨,使导轨处于水平。

c.在AB间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销 锁定,静止放置在气垫导轨上。

d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1

e.按下电钮放开卡销,同时使记录滑块AB运动时间的计时器开始工作。当AB滑块分别碰撞CD挡板时停止计时,记下AB分别到达CD的运动时间t1t2

(1)实验中还应测量的物理量是_____________________。

(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是____________________,上式中算得的AB两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因是___________。

 

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用半径相同的两个小球AB的碰撞验证动量守恒定律,实验装置示意如图。实验时先不放B球,使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下,落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹,再把B球静置于水平槽前边缘处,让A球仍从C处由静止滚下,A球和B球正碰后分别落到水平地面的记录纸上并留下痕迹若分别测得:OM=2.68cmOP=8.62cmON=11.50cm,并知AB两球的质量比为2∶1,则未放B球时A球落地点是记录纸上的___点,系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p/的百分误差6ec8aac122bd4f6e×100%=_____________%(结果保留一位有效数字)。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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