Ôn luyện vật lý 12 Cấu tạo vũ trụ là tài liệu môn Vật Lý trong chương trình Lớp 12 được cungthi.vn tổng hợp và biên soạn. Tạo nguồn tài liệu giúp các bạn trong việc ôn tập
Những địa chỉ uy tín để bạn mua sách
Nội dung tóm tắt
Chủ đề 8
CẤU TẠO VŨ TRỤ
I. CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN CẦN NHỚ
1. Hệ Mặt Trời
a) Cấu tạo của hệ Mặt Trời.
Hệ Mặt Trời gồm:
- Mặt Trời là thiên thể duy nhất nóng sáng, ở trung tâm của hệ.
- Tám hành tinh lớn, theo thứ tự từ trong ra ngoài là Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Một tinh, Thổ tinh, Thiên vương tinh và Hải vương tinh. Xung quang đa số hành tinh này có các vệ tinh chuyển động. Các hành tinh này đều chuyển động quanh Mặt Trời theo cùng một chiều (chiều thuận) và gần như trong cùng một mặt phẳng. Mặt Trời và các hành tinh đều quay quanh mình nó và đều quay theo chiều thuận (trừ Kim tinh).
- Các tiểu hành tinh, các sao chổi, thiên thạch...
b) Mặt Trời có cấu tạo gồm hai phần: quang cầu và khí quyển. Khí quyển Mặt Trời được phân ra hai lớp là sắc cầu và nhật hoa. Ở thời kì hoạt động của Mặt Trời, trên Mặt Trời có xuất hiện nhiều hiện tượng như vết đen, bùng sáng, tai lửa. Nhiệt độ bề mặt Mặt Trời khoảng 6000K.
c) Trái Đất có khối lượng 6,1024kg, bán kính 6400 km. Trái Đất vừa tự quay quanh trục của nó, vừa quay quanh Mặt Trời theo quỹ đạo gần như tròn, có bán kính 15.107km (1 đơn vị thiên văn). Trục Trái Đất nghiêng góc 23°27' so với pháp tuyến của mặt phẳng quỹ đạo. Mặt Trăng là một vệ tinh của Trái Đất, có khối lượng 7,35.1022kg, bán kính 1738km, ở cách Trái Đất 384000km.
2. Sao
Sao là thiên thể nóng sáng, giống như Mặt Trời, nhưng ở rất xa chúng ta. Xung quanh một số sao còn có các hành tinh chuyển động. Các sao được tạo ra từ những đám "mây" khí và bụi. Tùy theo khối lượng mà mỗi loại sao có quá trình phát triển khác nhau. Có một số loại sao đặt biệt: sao biến quang, sao mới, punxa, ... Ngoài ra, trong hệ thống các thiên thể trong vũ trụ còn có lỗ đen vệ tinh vân.
3. Thiên hà
Thiên hà là một hệ thống gồm nhiều loại sao vệ tinh vân. Có 3 loại thiên hà chính: thiên hà xoắn ốc, thiên hà elip, thiên hà không định hình. Thiên Hà của chúng ta thuộc loại thiên hà xoắn ốc, chứa khoảng vài trăm tỉ ngôi sao, có đường kính khoảng 100 nghìn năm ánh sáng, là một hệ phẳng giống như một cái đĩa, dày khoảng 330 năm ánh sáng. Hệ Mặt Trời của chúng ta cách trung tâm Thiên Hà khoảng 30 nghìn năm ánh sáng.
4. Thuyết Big Bang
Thuyết Big Bang (Vụ nổ lớn) cho rằng Vũ trụ được tạo ra bởi một vụ nổ lớn cách đây khoảng 14 tỉ năm, hiện nay đang tiếp tục dãn nở và loãng dần. Theo thuyết Big Bang, các nuclôn được tạo ra sau vụ nổ lớn 1 giây; các hạt nhân nguyên tử đầu tiên sau 3 phút; các nguyên tử đầu tiên sau 300000 năm; các sao, thiên hà sau 3 triệu năm.
Các sự kiện thiên văn quan trọng chứng minh tính đúng đắn của Thuyết Big bang là:
- Vũ trụ dãn nở. Tốc độ chạy ra xa của các thiên hà tỉ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta (định luật Hớp-bơn): v = Hd trong đó
H = 1,7.10-2m/s (năm ánh sáng), gọi là hằng số Hớp-bơn (1 năm ánh sáng bằng 9,46.1012km).
- Bức xạ "nền” của vũ trụ là bức xạ được phát ra từ mọi phía trong không trung và tương ứng với bức xạ phát ra từ vật có nhiệt độ 3K.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN (tự luận và trắc nghiệm)
Dạng 1. BÀI TẬP VỀ HỆ MẶT TRỜI
A. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1. Để giải các bài toán liên quan đến chuyển động của các hành tinh, ta dùng biểu thức của định luật hấp dẫn và các công thức về chuyển động tròn đều.
2. Đối với các bài toán liên quan tới sự bức xạ hoặc hằng số Mặt Trời, ta cần lưu ý sử dụng các hằng số với đơn vị hợp lí. giữa năng lượng bức xạ W và khối lượng giảm đi do bức xạ m có mối liên hệ: W = mc2.
3. Đề bài có thể không cho một số hằng số thiên văn quen thuộc như chu kì quay của Trái Đất quanh Mặt Trời (365 ngày), của Mặt Trăng quanh Trái Đất (27,3 ngày), bán kính Trái Đất (6400 km)... Khi làm bài ta có thể dùng chúng như các hằng số cho trước.
4. Để trả lời các câu định tính, cần nhớ các đặc tính chung và cả các điểm đặc biệt của hệ Mặt Trời.
B. BÀI TẬP VÍ DỤ
Ví dụ 1. Biết hằng số Mặt Trời H = 1360W/m2, bán kính Trái Đất R = 6400km, khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời r = 1,5.1011m. Hãy xác định:
a) Năng lượng tối đa mà Trái Đất nhận được từ Mặt Trời trong 1 phút.
b) Năng lượng bức xạ tổng cộng của Mặt Trời trong 1 ngày đêm.
Hướng dẫn giải
a) Có íhể coi năng lượng tối đa mà Trái Đất nhận được bằng năng lượng chiếu đến tiết diện hình tròn có bán kính bằng bán kính của của Trái Đất: S = R2. Năng lượng tối đa mà Trái Đất nhận được từ Mặt Trời trong 1 phút là:
W = R2Ht = 3,14.(6,4.106)21360.60 1,05.1019 J
b) Hình cầu có tâm là Mặt Trời, có bán kính r = 1,5.1011m, có diện tích là 4r2. Năng lượng bức xạ tổng cộng của Mặt Trời trong 1 ngày đêm là:
Wtp = 4r2Ht = 4.3,1.4.(1,5.1011 )21,36.103.24.3600 3,3.1031 J
Ví dụ 2. Nếu khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời tăng lên 3 lần thì thời gian một năm trên Trái Đất tăng mấy lần?
Hướng dẫn giải
Lực hấp dẫn giữa Mặt Trời khối lượng M và Trái đất khối lượng m chính là lực hướng tâm. Do đó:
Suy ra . Nếu r tăng lên 3 lần, r3 tăng 27 lần, chu kì T tăng lần, thời gian một năm trên Trái Đất tăng lần.
Ví dụ 3. Cho góc trông Mặt Trời là 32', khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời là
r = 1,5.108 km.
a) Tìm đườn
