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太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子的11H、42He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+411H→42He+释放的核能，这些核能最后转化为辐射
◎ 题目
太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子的
（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R=6.4×106 m，地球质量m=6.0×1024 kg，月地中心的距离r=1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，1年约为3.2×107 s，试估算目前太阳的质量M． （2）已知质量mp=1.6726×10-27 kg，
（3）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W=1.35×103 J/m2．试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．（估算结果只要求一位有效数字） |
◎ 答案
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| （1）设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知 G
地球表面处的重力加速度 g=G
由①、②式联立解得 M=m（
代入题给数值，得M=2×1030kg…④ （2）根据质量亏损和质能方程，该核反应每发生一次释放的核能为 △E=（4mp+2me-mα）c2…⑤ 代入数值，解得△E=4.2×10-12 J⑥ （3）根据题给假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为 N=
因此，太阳总共辐射出的能量为 E=N?△E 设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为 ε=4πr2W…⑧ 所以太阳继续保持在主序星的时间为 t=
由以上各式，得：t=
代入题给数据，并以年为单位，可得：t=1×1010年 答：（1）估算目前太阳的质量为2×1030kg． （2）每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能为4.2×10-12 J． （3）太阳继续保持在主序星阶段还有1×1010年的寿命． |
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