Vật lí 12 Bài 41: Cấu tạo vũ trụ được THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.
Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 41
I. Hệ mặt trời
1. Mặt Trời
– Mặt Trời là thiên thể trung tâm của hệ Mặt Trời. Bán kính RMtr=109RTDRMtr=109RTD, khối lượng MMtr=333000MTDMMtr=333000MTD
– Mặt Trời là một quả cầu khí nóng sáng với khoảng 75% là hiđrô và 23% là heli. Nhiệt độ bề mặt khoảng 6000 K, nhiệt độ trong lòng lên đến hàng chục triệu độ. Công suất phát xạ của Mặt Trời lên đến 3,9.1026 W.
– Nguồn năng lượng của Mặt Trời là phản ứng nhiệt hạch trong đó các hạt nhân của hiđrô được tổng hợp thành hạt nhân heli.
2. Các hành tinh
– Có 8 hành tinh theo thứ tự tính từ Mặt Trời ra xa là Thủy tinh (Mercury), Kim tinh (Venus), Trái Đất (Earth), Hỏa tinh (Mars), Mộc tinh (Jupiter), Thổ tinh (Saturn), Thiên Vương tinh (Uranus), Hải Vương tinh (Neptune).
– Các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời theo cùng một chiều, trùng với chiều quay của bản thân Mặt Trời quanh mình nó.
– Quỹ đạo của các hành tinh gần như những vòng tròn, nghiêng góc với nhau rất ít. Do đó có thể coi như hệ Mặt Trời có cấu trúc hình đĩa phẳng.
– Xung quanh đa số hành tinh có các vệ tinh. Chúng chuyển động hầu như trên cùng một mặt phẳng quanh hành tinh.
3. Các tiểu hành tinh
– Dựa vào việc nghiên cứu quy luật biến thiên của bán kính quỹ đạo các hành tinh, người ta thấy rằng có thể xếp các bán kính này thành một chuỗi có quy luật nhất định
– Tuy nhiên có một số hạng là 2,8 đvtv (trung gian giữa bán kính quỹ đạo của Hỏa tinh và Mộc tinh) không ứng với bán kính quỹ đạo của hành tinh nào cả.
– Sau này, quan sát bằng kính thiên văn thì người ta phát hiện ra một số hành tinh chuyển động với bán kính quỹ đạo từ 2,2 đến 3,6 đvtv. Các hành tinh này gọi là các tiểu hành tinh.
4. Sao chổi và thiên thạch
a. Sao chổi
– Sao chổi là những khối khí đóng băng lẫn với đá, có đường kính vài km, chuyển động xung quanh Mặt Trời theo quỹ đạo hình elip rất dẹt, mà Mặt Trời là một tiêu điểm.
– Chu kì chuyển động của sao chổi quanh Mặt Trời khoảng từ vài năm đến 150 năm.
– Khi sao chổi chuyển động trên phần quỹ đạo gần Mặt Trời chỉ khoảng vài tháng hoặc vài tuần. Lúc này nhiệt độ của sao lên rất cao, vật chất trong sao bị nóng sáng và bay hơi, đám khí và bụi bao quanh sao bị áp suất do ánh sáng Mặt Trời gây ra đẩy dạt về phía đối diện Mặt Trời tạo thành một cái đuôi có dạng như một cái chổi.
b. Thiên thạch
– Là những tảng đá chuyển động quanh Mặt Trời.
– Số thiên thạch trong vũ trụ rất nhiều. Chúng chuyển động theo nhiều quỹ đạo khác nhau.
– Khi một thiên thạch bay gần một hành tinh nào đó thì nó sẽ bị hút và xảy ra sự va chạm của thiên thạch với hành tinh.
– Trường hợp một thiên thạch bay vào bầu khí quyển của Trái Đất thì nó sẽ bị ma sát mạnh, nóng sáng và bốc cháy, để lại một vệt sáng dài mà ta gọi là sao băng.
– Sao chổi và thiên thạch cũng là thành viên của hệ Mặt Trời.
II. Các sao và thiên hà
1. Các sao
– Mỗi ngôi sao trên bầu trời là một khối khí nóng sáng như Mặt Trời
– Nhiệt độ ở trong lòng các ngôi sao lên đến hàng chục triệu độ, trong đó xảy ra các phản ứng nhiệt hạch.
Ví dụ:
+ Sao nóng nhất có nhiệt độ mặt ngoài lên đến 50000 K
+ Sao nguội nhất có nhiệt độ mặt ngoài là 3000 K, sao này có màu đỏ
– Khối lượng các sao nằm trong khoảng từ 0,1 đến vài chục lần khối lượng Mặt Trời.
Ví dụ:
+ Sao trắt: là những sao có nhiệt độ bề mặt cao nhất, có bán kính chỉ bằng một phần trăm hay một phần nghìn lần bán kính Mặt Trời.
+ Sao kềnh: là những sao có nhiệt độ mặt ngoài thấp nhất lại có bán kính lớn gấp hàng nghìn lần bán kính Mặt Trời.
+ Sao đôi: những cặp sao có khối lượng tương đương với nhau, quay xung quanh một khối tâm chung. Độ sáng của chúng tăng giảm một cách tuần hoàn theo thời gian, do khi chuyển động có những lúc chúng che khuất lẫn nhau.
– Có những sao ở trạng thái biến đổi rất mạnh, các sao có độ sáng tăng lên hàng vạn, hàng triệu lần (sao mới, sao siêu mới).
– Ngoài ra, còn có những ngôi sao không phát sáng:
+ Punxa: là ngôi sao không phát sáng, phát ra sóng vô tuyến rất mạnh.
+ Lỗ đen: là sao không phát sáng, được cấu tạo từ các notron xếp khít chặt với nhau tạo ra một loại chất có khối lượng riêng rất lớn, dẫn đến gia tốc trọng trường ở gần lỗ đen cực lớn, nó có thể hút cả phôtôn.
– Những “đám mây: sáng được gọi là tinh vân. Tinh vân là các đám bụi khổng lồ được rọi sáng bởi các ngôi sao gần đó hoặc những đám khí bị ion hóa được phóng ra từ một sao mới hay siêu mới.
2. Thiên hà
– Thiên hà là một hệ thống gồm nhiều loại sao và tinh vân
– Thiên hà gần ta nhất là thiên hà Tiên Nữ cũng cách chúng ta hai triệu năm ánh sáng.
– Đa số các thiên hà có dạng hình xoắn ốc, một số có dạng elipxôit, một số ít có dạng không xác định. Đường kính của thiên hà cỡ 100000 năm ánh sáng.
3. Thiên Hà của chúng ta: Ngân Hà
– Hệ Mặt Trời là thành viên của một thiên hà mà chúng ta gọi là Ngân Hà.
– Ngân Hà được cấu tạo từ vô vàn những ngôi sao, dải Ngân Hà có chỗ rộng, chỗ hẹp.
– Hệ Mặt Trời nằm trên mặt phẳng qua tâm và vuông góc với trục của Ngân Hà và cách tâm một khoảng cỡ 2323 bán kính của nó.
4. Các đám thiên hà
– Ngân Hà của chúng ta là thành viên của một đám gồm 20 thiên hà.
– Hiện nay người ta phát hiện được khoảng 50 đám thiên hà.
– Khoảng cách giữa các đám lớn gấp vài chục lần khoảng cách giữa các thiên hà trong cùng một đám.
5. Các quaza
– Là cấu trúc mới nằm ngoài các thiên hà phát xạ mạnh một cách bất thường các sóng vô tuyến và tia X.
– Công suất phát xạ rất lớn.
– Ở các khoảng cách càng xa Ngân Hà thì mật độ quaza càng lớn.
Giải bài tập SGK Vật lí 12 Bài 41
Bài 1 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Trình bày cấu tạo của hệ Mặt Trời
Lời giải:
Cấu tạo của hệ Mặt Trời gồm Mặt Trời, 8 hành tinh bay xung quanh theo thứ tự từ trong ra ngoài: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thiên vương tinh và Hải vương tinh. Xung quanh mỗi hành tinh có các vệ tinh.
Ngoài ra trong hệ Mặt Trời còn có các hành tinh nhỏ, sao chổi và các thiên thạch.
Bài 2 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Mặt Trời có vai trò gì trong hệ Mặt Trời?
Lời giải:
Lực hấp dẫn của Mặt Trời đóng vai trò quyết định đến sự hình thành, phát triển và chuyển động của hệ. Mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng chính cho cả hệ. Nguồn năng lượng của Mặt Trời là phản ứng tổng hợp hạt nhân, trong đó các hạt nhân hidro được tổng hợp thành hạt nhân heli.
Bài 3 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Phân biệt hành tinh và vệ tinh.
Lời giải:
Hành tinh là thiên thể lớn, chuyển động quanh Mặt Trời.
Vệ tinh là thiên thể nhỏ, chuyển động quanh hành tinh.
Ví dụ : Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời. Trái Đất là hành tinh.
Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất. Mặt Trăng là vệ tinh của Trái Đất.
Bài 4 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Tiểu hành tinh là gì?
Lời giải:
Hành tinh nhỏ là những thiên thể có kích thước rất nhỏ, chuyển động trên các quỹ đạo giữa quỹ đạo của Hỏa Tinh và Mộc Tinh.
Bài 5 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Những hành tinh nào thuộc nhóm Trái Đất và những hành tinh nào thuộc nhóm Mộc tinh ? Nêu những đặc điểm chung của các hành tinh trong mỗi nhóm.
Lời giải:
Những hành tinh thuộc nhóm Trái Đất gồm : Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất và Hỏa tinh. Đó là các hành tinh “nhỏ”, nhưng là các hành tinh rắn, có khối lượng riêng tương đối lớn. Tuy nhiên mỗi hành tinh trong nhóm chỉ có rất ít hoặc không có vệ tinh, chúng ở gần Mặt Trời nên nhiệt độ bề mặt tương đổi cao.
Những hành tinh thuộc nhóm Mộc tinh gồm : Mộc tinh, Thổ tinh, Hải Vương tinh và Thiên Vương tinh, chúng là các hành tinh “lớn”, có kích thước lớn, khối lượng lớn, nhưng khối lượng riêng nhỏ. Chúng là một khối khí hoặc một nhân rắn hoặc lỏng, bao bọc xung quanh là các lớp khí rất dày. Chúng có rất nhiều vệ tinh.
Bài 6 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Sao chổi, thiên thạch, sao băng là gì ? Sao băng có phải là một thành viên của hệ mặt trời hay không ?
Lời giải:
Sao chổi là những khối khí đóng băng lẫn với đá, chuyển động xung quanh Mặt Trời.
Thiên thạch là những tảng đá chuyển động quanh Mặt Trời.
Khi một thiên thạch bay vào bầu khí quyển của Trái Đất thì nó sẽ bị ma sát mạnh., nóng sáng và bốc cháy, để lại một vết sáng dài gọi là sao băng.
Sao chổi, thiên thạch đều là các thành viên của hệ Mặt Trời.
Bài 7 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Thiên hà là gì ? Đa số thiên hà thường có dạng cấu trúc nào ? Nêu những thành viên của một thiên hà.
Lời giải:
+ Thiên hà là một hệ thống gồm nhiều loại sao và tinh vân.
+ Đa số các thiên hà có dạng xoắn ốc, một số có dạng elipxoit và một số có dạng elipxôit và một số ít có dạng không xác định. Đường kính của thiên hà vào khoảng 100000 năm ánh sáng.
+ Các thành viên của Thiên Hà gồm các sao (sao chắt, sao đôi, sao siêu mới…) các lỗ đen, các tinh vân, các punxa.
Bài 8 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Ngân Hà có hình dạng gì ? Hệ Mặt Trời ở vị trí nào trong Ngân Hà ?
Lời giải:
Thiên hà của chúng ta gọi là Ngân Hà, Ngân hà có dạng hình đĩa, phần giữa phồng to, ngoài mép dẹt. Ngân Hà có cấu trúc dạng xoắn ốc. Hệ Mặt trời nằm trên mặt phẳng qua tâm và vuông góc với trục của Ngân Hà và cách tâm cỡ 2/3 bán kính của nó.
Bài 9 (trang 216 SGK Vật Lý 12)
Người ta dựa vào đặc điểm nào dưới đây để phân các hành tinh trong hệ Mặt Trời làm hai nhóm ?
A. Khoảng cách đến Mặt trời.
B. Nhiệt độ bề mặt hành tinh.
C. Số vệ tinh nhiều hay ít.
D. Khối lượng
Lời giải:
Chọn đáp án D.
Các hành tinh trong nhóm Trái Đất có khối lượng nhỏ. Các hành tinh trong nhóm Mộc Tinh có khối lượng lớn.
Bài 10 (trang 217 SGK Vật Lý 12)
Hãy chỉ ra cấu trúc không là thành viên của một thiên hà.
A. Sao siêu mới.
B. Punxa
C. Lỗ đen
D. Quaza
Lời giải:
Chọn đáp án D.
Các thành viên của Thiên hà gồm các sao, các lỗ đen, các tinh vân, các punxa. Quaza không là thành viên của thiên hà.
Bài 11 (trang 217 SGK Vật Lý 12)
Khoảng cách từ Mặt Trăng và Trái Đất đến Mặt Trời coi như bằng nhau. Khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất coi như bằng 300 lần khoảng cách từ Mặt Trăng đến Trái Đất. Khối lượng Mặt Trời coi như bằng 300 000 lần khối lượng Trái Đất. Xét các lực hấp dẫn mà Mặt Trời và Trái Đất tác dụng lên Mặt Trăng. Lực nào lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần ?
A. Hai lực bằng nhau.
B. Lực hút do mặt Trời nhỏ hơn.
C. Lực hút do Mặt Trời bằng 310310 lực hút do Trái Đất.
D. Lực hút do Mặt Trời bằng 103103 lực hút do Trái Đất.
Lời giải:
Chọn đáp án D.
Gọi: R1 là khoảng cách từ Mặt Trời đến Mặt Trăng.
R2 là khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời
m là khối lượng của Mặt Trăng.
m1 là khối lượng của Mặt Trời
m2 là khối lượng của Trái Đất
Lực hấp dẫn do Mặt Trời tác dụng lên Mặt Trăng:
Lực hấp dẫn do Mặt Trăng tác dụng lên Mặt Trời:
Mà R1 = 300R2; m1 = 300000 m2
Bài 12 (trang 217 SGK Vật Lý 12)
Nêu những sự tương tự và những sự khác biệt về cấu trúc giữa Hệ mặt Trời và nguyên tử neon.
Lời giải:
a) Sự tương tự về cấu trúc giữa hệ Mặt Trời và nguyên tử neon .
Một hạt có khối lượng rất lớn nằm tại tâm và các thành viên quay xung quanh.
Chuyển động của các thành viên do một lực hút xuyên tâm, có cường độ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.
b) Sự khác biệt về cấu trúc :
Trong hệ Mặt Trời lực hút giữa Mặt Trời và các hành tinh là lực vạn vật hấp dẫn, còn trong nguyên tử neon thì lực hút giữa hai nhân là 10 electron là lực culong.
Trong hệ Mặt Trời thì các thành viên khác nhau, còn trong nguyên tử neon, 10 thành viên là electron giống nhau.
Trong hệ Mặt Trời, các hành tinh chuyển động trên những quỹ đạo xác định, còn trong nguyên tử neon, các electron tồn tại trên những orbitan.
Bài 13 (trang 217 SGK Vật Lý 12)
Có phải tất cả các sao mà ta nhìn thấy từ Trái Đất đều thuộc Ngân Hà hay không ? Tại sao các sao nằm ngoài dải Ngân hà cũng thuộc Ngân Hà ?
Lời giải:
Tất cả các sao mà ta nhìn thấy từ Trái Đất đều thuộc Ngân Hà. Nhìn về phía tâm Ngân Hà, ta sẽ thấy một vùng dày đặc các sao, đó là “hình chiếu” của Ngân hà trên nền trời và cũng là dãy Ngân Hà.
Do đó những sao nằm ngoài dãy Ngân hà vẫn thuộc về Thiên hà của chúng ta.
******************
Trên đây là nội dung bài học Vật lí 12 Bài 41: Cấu tạo vũ trụ do THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Cấu tạo vũ trụ. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.
Biên soạn bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Vật Lý 12
