Preview only show first 10 pages with watermark. For full document please download

Manual 12931770

   EMBED


Share

Transcript

1 Astronomy  104,  Spring  2016 Test  3 CORRECT  SOLUTIONS ___________________________________________ Make  sure  your  scantron  has  your  name  and  code  on  it. Show  a  picture  ID, and turn  in  the  test  paper  with  the  scantron. It  is  advisable  but  not  required to  fill  in  the  answers  on  the  test  paper. There  were  many  scrambled  versions.                                                                                                                             Here  is  a  solved  copy  of  one  of  the  versions. 1 2 3 Depends  on  the  version. Depends  on  the  version. Depends  on  the  version. 2 C An  atom  has  …  types  of  main  consRtuents,  and  these  are  … A:  3:  protons,  electrons,  and  neutrons B:  4.  electrons,  positrons,  protons,  and  neutrons. C:  2:  a  nucleus  and  electrons D:  4:  nuclei,  protons,  electrons,  and  neutrons. E:  5.  electrons,  positrons,  protons,  neutrons  and  neutrinos. E At  what  temperature  will  all  molecules  desintegrate? A:  Above  ~  1  million  K B:  Above  ~  273  K C:  Above  ~  100  K D:  Above  ~  10,000  K. E:  Above  ~  2000  K A B Microwaves  have  no  effect  on  living  bodies  (except  general  heaRng)   because  … A:  each  photon's  energy  is  very  small  and  only  one  interacts  at  a  Gme. B:  microwaves  have  too  liIle  total  energy. C:  But  they  do:  they  destroy  DNA. D:  But  they  do:  they  are  poisonous. E:  microwaves  pass  though  living  bodies  without  interacGon. A  hydrogen  nucleus  is  the  same  thing  as  … A:  A  proton  and  a  neutron  bound  together. B:  A  proton. C:  Hydrogen  does  not  have  a  nucleus  because  it  has  no  neutrons. D:  Hydrogen  does  not  have  a  nucleus  because  it  is  gas. E:  An  electron. 3 B A  rotaRng  star's  spectum  has A:  no  spectral  lines. B:  broadened  spectral  lines. C:  redshiLed  spectral  lines. D:  emission  lines. E:  blueshiLed  spectral  lines. E Can  a  chemical  process  turn  hydrogen  into  helium? A:  Yes,  and  that  is  the  process  that  keeps  the  Sun  hot. B:  No,  because  helium  has  more  charge  than  hydrogen. C:  No,  because  a  chemical  process  can  turn  hydrogen  only  into  oxygen. D:  Yes,  but  only  at  very  hot  temperature. E:  No,  because  too  much  energy  is  needed  to  change  one  nucleus  into   another. D B Earth  contains  ~20%  oxygen  in  its  rocky  BODY.  (Not  the  atmosphere!)  How   much  did  it  contain  4  billion  years  ago? A:  ~  80%.  Burning  processes  have  turned  it  into  carbon  and  silicon  since. B:  ~  50%.  Pit  of  this,  about  30%  was  turned  into  other  types  of  atoms. C:  None.  Oxygen  was  made  inside  Earth  out  of  silicon  in  the  heat  of  the  core   of  Earth. D:  ~20%.  Oxygen  atoms  do  not  change  into  different  atoms.   E:  None.  Oxygen  was  made  out  of  carbon  by  plants  and  then  absorbed  into   the  ground. How    was  the  speed  of  light  measured  for  the  first  Rme? A:  By  measureing  the  slowing  down  of  the  Gme  in  a  spaceship. B:  Measuring  the  delay  in  the  eclipses  of  Jupiter's  moons. C:  GeZng  a  laser  reflecGon  from  the  Moon. D:  By  measuring  the  delay  in  conversaGons  of  astronauts. E:  By  direct  measurement  in  a  laboratory  experiment. 4 C C C A How  does  the  Doppler-­‐effect  affect  the  spectrum  of  a  star? A:  The  star's  light  is  stronger  when  the  star  is  approaching  us,  and  weaker   when  it  is  receding. B:  The  spectral  lines  of  an  approaching  star  are  shiLed  from  the  red  end  of   the  spectrum  to  the  blue  end. C:  Spectral  lines  shiL  (usually  a  Gny  bit)  when  the  star  moves  towards  or   away  from  us. D:  An  approaching  star's  light  arrive  to  Earth  sooner,  which  causes  its   spectral  lines  broaden. E:  The  color  of  a  moving  star  looks  redder/bluer  than  normal. How  does  the  speed  of  light  relate  to  the  speed  of  radio  waves  and  the   speed  of  sound? A:  Radio  waves  are  fastest,  light  is  middle,  sound  is  slowest. B:  They  all  have  the  same  speed. C:  Radio  waves  and  light  have  the  same  speed,  sound  is  much  slower. D:  Radio  waves  and  sound  are  slow,  light  is  fast. E:  Sound  and  radio  waves  have  the  same  speed,  the  speed  of  light  is   infinitely  fast. How  far  is  a  star  whose  absolute  brightness  equals  its  apparent   brightness? A:  1  pc. B:  100,000  light  years C:  10  parsecs. D:  1  AU. E:  14  billion  light  years. How  is  blue  different  from  red? A:  Shorter  wavelength. B:  Longer  wavelength. C:  Red  light  travels  faster  than  red. D:  Blue  light  travels  faster  than  red. E:  Blue  is  pure  color,  red  is  a  mix. 5 A How  large  is  the  Doppler  effect  in  astronomy  in  pracRce? A:  A  Gny  (say,  0.01%)  shiL  in  the  wavelength  of  spectral  lines. B:  A  large  shiL  in  the  overall  color  of  a  star,  say,  from  blue  to  red   appearence. C:  Both  the  posiGon  of  the  spectral  lines  and  the  overall  color  of  the  star   changes  noGceably. D:  It  is  impossble  to  detect  the  Doppler  effect  in  the  spectra  of  individual   stars. E:  A  large  shiL  (say,  10%)  in  the  wavelength  of  spectral  lines. D How  long  would  it  take  a  radio  signal  to  reach  the  closest  star? A:  They  would  reach  instantenously. B:  4.6  billion  years. C:  2  hours. D:  4  years. E:  100  billion  light  years. C Ionized  hydrogen  consists  of  … A:  hydrogen  molecules  and  metals. B:  hydrogen  molecules  and  salts. C:  protons  and  electrons. D:  single  hydrogen  atoms. E:  hydrogen  molecules. B Relate  the  energy  of  a  blue  photon  to  the  energy  of  a  red  photon. A:  Blue  photons  have  a  hundred  Gmes  as  much  energy  as  red  photons. B:  Blue  photons  have  twice  as  much  energy  as  red  photons. C:  Cannot  tell:  the  energy  of  photons  depends  on  the  strength  of  the  light. D:  Blue  photons  have  a  hundred  Gmes  less  energy  than  red  photons. E:  Blue  photons  have  half  the  energy  of  red  photons. 6 C The  solar  spectrum  is  a(n)  … A:  conGnuous  spectrum. B:  blueshiLed  spectrum. C:  absorpGon  spectrum. D:  redshiLed  spectrum. E:  emission  spectrum. A The  spectral  type  of  the  Sun  is A:  G B:  A C:  K D:  M E:  B D The  wavelength  of  light  determines  its  … A:  speed. B:  raGo  of  electric  /  magneGc  field  strength. C:  intensity. D:  color. E:  polarizaGon. A What  can  excite  a  hydrogen  atom? A:  UV  radiaGon. B:  A  magneGc  field. C:  HeaGng  to  1200  K. D:  Red  light. E:  Infrared  radiaGon. B What  can  you  tell  from  the  wavelength  of  a  spectral  line? A:  The  temperature  of  the  gas  that  emits  the  light. B:  Which  atom/molecule  produced  the  line. C:  How  far  is  the  source  from  the  observer. D:  The  strength  of  gravity  of  the  source  object. E:  The  atmospheric  pressure  in  the  source  object. 7 D D What  does  ionizaRon  mean? A:  Electrons  moving  to  a  higher  orbit  in  an  atom. B:  A  chemical  reacGon  with  an  ionizing  salt. C:  Mixing  interstellar  gas  with  Fe-­‐containing  dust. D:  Atoms  losing  (some  of)  their  electrons. E:  The  breakup  of  molecules  into  atoms. What  does  the  word  'burning'  mean,  scienRfically,  when  used  for  an   everyday-­‐life  process? A:  A  nuclear  reacGon  in  which  atoms  break  up. B:  Burning  is  the  formaGon  of  water  out  of  carbon  dioxide. C:  A  nuclear  reacGon  in  which  atomic  nuclei  split. D:  A  chemical  fusion  with  oxygen. E:  The  release  of  large  amounts  of  energy  into  the  air  is  called  burning. E What  happens  to  maaer  at  3000  -­‐  4000  degrees? A:  Atomic  nuclei  change  into  each  other. B:  Atoms  break  up. C:  All  substances  become  solid. D:  Atoms  become  ionized. E:  Molecules  break  up. B What  is  absorbRon  spectrum? A:  When  all  colors  of  the  rainbow  are  present  in  the  spectrum. B:  A  few  dark  spectral  lines  on  the  background  of  a  conGnuous  spectrum. C:  A  few  bright  spectral  lines  on  a  black  background. D:  When  a  large  range  of  wavelengths  is  missing  in  the  spectrum. E:  When  all  colors  are  blocked  except  a  few  bright  lines. E What  is  plasma? A:  A  viscous  liquid. B:  Gas  that  contains  no  free  electrons. C:  Hot  gas  with  most  molecules  broken  up  into  atoms. D:  Gas  that  contains  no  electrons. E:  (At  least  parGally)  ionized  gas. 8 A What  makes  a  planetary  nebula  glow? A:  Fluorescence  due  to  the  UV  radiaGon  of  the  hot  central  star. B:  The  reflected  light  of  the  hot  central  star. C:  Sunshine  reflected  from  the  atmosphere  of  a  planet. D:  The  reflected  light  of  a  low-­‐temperature  star. E:  Dust  parGcles  radiate  in  infrared  because  they  are  hot. B What  type  of  spectrum  does  fluorescence  produce? A:  ConGnous  spectrum. B:  Emission  spectrum. C:  AbsorpGon  spectrum. D:  Distorted  spectrum. E:  Band  spectrum. E When  cold(er)  gas  is  located  in  front  of  a  star,  the  spectrum  will  contain  …   A:  a  strong  red  conGnuum B:  emission  lines C:  broadened  spectral  lines D:  a  strong  blue  conGnuum E:  absorpGon  lines. A Which  is  the  farthest  object  we  can  get  a  radar  echo  from? A:  Neptune. B:  the  Moon. C:  the  closest  cluster  of  galaxies. D:  several  of  the  closest  stars. E:  the  Andromeda  Galaxy. E Which  one  is  an  example  of  the  Doppler-­‐effect? A:  MagneGc  fields  make  spectral  lines  break  up  into  several  lines. B:  The  moGon  of  a  star  makes  spectral  lines  broaden. C:  The  overall  color  of  a  moving  star  changes. D:  Gas  illuminated  by  UV  radiaGon  glows  in  an  emission  spectrum. E:  The  spectral  lines  of  a  moving  star  are  shiLed. 9 D B Why  did  alchemists  all  fail? A:  Because  they  did  not  know  how  to  use  electricity. B:  Because  they  confused  chemical  elements  with  compounds. C:  Because  their  substances  were  not  sufficiently  clean. D:  Because  atomic  nuclei  cannot  be  changed  by  chemical  means. E:  Because  they  did  not  have  the  necessary  compuGng  power  to  check  their   theories. A  binary  star  system  has  a  revoluRon  period  of  1  day.  It  is  most  probably  a   … A:  telescopic  binary. B:  spectroscopic  binary. C:  a  double  star  system  without  observable  moGon. D:  a  system  very  close  to  the  Sun. E:  a  system  of  two  red  giants. D Compare  a  red  star  to  a  blue  star.  Surely,  … A:  the  red  star  is  younger. B:  the  red  star  is  more  massive. C:  the  red  star  is  hoIer. D:  the  blue  star  is  hoIer. E:  the  red  star  is  older. E How  do  we  measure  the  mass  of  stars? A:  We  measure  the  strength  of  their  magneGc  field. B:  Using  Wien's  law,  applied  to  the  color  of  the  star. C:  Using  Kepler's  II  law  applied  on  their  planets. D:  We  measure  how  strong  a  gravitaGonal  effect  they  have  on  the  moGon  of   Earth. E:  Using  Kepler's  III  law  for  binary  stars. 10 B C How  easy  is  it  to  measure  stellar  parallax  with,  say,  high-­‐quality  amateur   equipment? A:  Even  professional  instruments  cannot  detect  parallax.  It  exists  only  in   theory. B:  Very  difficult  but  barely  possible. C:  Parallax  is  detectable  even  without  instruments. D:  It  is  very  easy. E:  It  is  impossible. Stars  differ  hugely  in  ____  but  not  so  much  in  _______  . A:  size;  brightness. B:  mass;  brightness. C:  brightness;  mass. D:  brightness;  size. E:  mass;  temperature. C A Strong  ultraviolet  radiaRon  comes  only  from  stars  of  spectral  type  …,  and   why? A:  All  spectral  types,  because  UV  producGon  does  not  depend  on   temperature. B:  None,  because  stars  do  not  radiate  in  UV. C:  O  &  B,  because  these  are  hot  enough. D:  K  &  M,  because  these  are  hot  enough. E:  All  spectral  types,  because  they  are  all  hot. The  center  of  the  Galaxy  is  8  kpc  away  (1kpc=1,000  pc).  How  large  is  the   parallax  of  a  star  that  is  located  there?  (Round.) A:  ~  0.001  as. B:  ~  0.2  million  years. C:  ~  3  billion  light  years. D:  1.2  billion  kilometers. E:  3  arc  minutes. 11 E The  spectral  type  of  a  star  is  related  to  … A:  its  chemical  composiGon. B:  its  speed  of  moGon. C:  its  distance. D:  the  temperature  in  its  core. E:  its  surface  temperture. C What  does  Stefan-­‐Boltzman's  law  say? A:  Each  absorpGon  line  is  brightest  at  a  parGcular  temperature. B:  The  temperature  of  a  star  is  inversely  proporGonal  to  the  wavelength  of   its  color. C:  The  power  radiated  by  a  surface  element  of  a  glowing  body  is   proporGonal  to  the  4th  power  of  its  temperature. D:  The  absolute  magnitude  of  a  star  is  independent  of  its  distance. E:  The  speed  of  rotaGon  of  a  star  is  inversely  proporGal  to  its  temperature. C What  does  Wien's  law  say? A:  The  wavelength  of  the  light  of  an  approaching  body  is  shiLed  towards   blue. B:  Warmer  material  absorbs  red  light  stronger. C:  Thermal  glow  gets  of  shorter  wavelength  when  the  temperature  of  the   body  is  increased. D:  HoIer  objects  appear  redder  (I.e.  radiate  in  longer  wavelength). E:  HoIer  gas  radiates  stronger  than  cold,  proporGonally  to  the  fourth  power   of  temperture. C What  is  1  parsec? A:  The  diameter  of  the  Galaxy. B:  The  distance  light  travels  in  a  year. C:  The  distance  of  a  star  with  1  as  parallax. D:  The  Gme  light  takes  to  travel  from  the  Sun  to  Earth. E:  A  unit  of  velocity,  equals  to  the  speed  of  light. 12 D What  is  a  double-­‐line  binary  star? A:  A  double  star  with  a  strong  magneGc  field. B:  A  doule  star  system  with  strong  stellar  wind. C:  A  star  that  is  visibly  broken  up  into  a  pair  in  the  telescope  and  the  orbital   moGon  is  noGceable. D:  A  short-­‐period  binary  with  both  stars'  spectral  lines  visible. E:  A  star  that  is  visibly  broken  up  into  a  pair  in  the  telescope  but  the  orbital   moGon  is  not  noGceable. C What  spectral  type  is  the  red  giant  Betelgeuse? A:  G. B:  He. C:  M. D:  C. E:  Hydrogen. C The  locaRon  of  a  star  on  the  main  sequence  is  determined  by  its  … A:  orientaGon  of  the  axis  of  rotaGon. B:  age. C:  mass. D:  chemical  composiGon. E:  rate  of  rotaGon. C What  can  you  read  off  the  HRD  of  a  star  cluster? A:  Its  mass. B:  The  number  of  stars  in  the  cluster. C:  Its  age. D:  Its  distance. E:  Its  chemical  composiGon. 13 D What  is  the  simplest  way  to  determine  the  distance  to  a  far-­‐away  main   sequence  star?   A:  Using  the  HRD  to  find  its  color,  then  comparing  it  to  its  temperature. B:  The  HRD  has  parallax  on  the  verGcal  axis,  so  the  color  of  the  star  can  be   used  to  tell  the  distance.   C:  Measuring  the  Gme  light  takes  to  arrive  from  the  star. D:  Using  the  HRD  to  find  its  absolute  magnitude,  and  comparing  to  its   apparent  magnitude. E:  Measuring  its  parallax.  The  reciprocal  of  parallax  is  the  distance  in   parsecs. E What  makes  the  stars  on  the  main  sequence  different  from  all  the  others? A:  They  are  all  very  young. B:  They  produce  energy  while  all  the  other  stars  do  not. C:  They  are  all  very  old. D:  They  were  born  from  gas  that  contained  a  large  amount  of  metals. E:  Their  energy  source  is  hydrogen  to  helium  fusion. E What  two  things  are  related  by  the  Hertzsprung-­‐Russel  diagram  (HRD)? A:  Spectral  type  and  temperature. B:  Mass  and  luminosity. C:  Absolute  magnitude  and  luminosity. D:  Distance  and  apparent  magnitude. E:  Absolute  magnitude  and  spectral  type. C Where  is  a  red  giant  on  the  HRD? A:  on  the  main  sequence. B:  up  leL. C:  up  right. D:  down  right. E:  down  leL. 14 B A How  long  would  (chemical)  burning  be  able  to  maintain  the  energy  of  the   Sun? A:  1  year. B:  A  few  hundred  years. C:  6000  years. D:  A  million  years. E:  10  billion  hears. ProducRon,  out  of  nucleus  X,  of  nuclei  other  than  X  cannot  produce   energy.  What  is  X? A:  Fe. B:  He. C:  H. D:  U. E:  C. B What  is  the  energy  source  of  white  dwarfs? A:  Helium  to  carbon  fusion. B:  They  have  none,  they  are  only  slowly  cooling  off. C:  RadioacGve  decays. D:  Burning  hydrogen. E:  Hydrogen  to  helium  fusion. B What  minimum  temperature  is  needed  for  hydrogen  to  helium  fusion? A:  3  K. B:  1  million  K. C:  6000  K. D:  400  K. E:  200  million  K. 15 B Which  of  the  following  uses  the  same  physical  process  as  the  Sun  to   generate  heat? A:  A  car  engine. B:  A  hydrogen  bomb. C:  A  nuclear  reactor. D:  A  gas  stove. E:  An  atomic  bomb. B The  central  star  of  a  planetary  nebula  is  … A:  A  red  giant. B:  A  white  dwarf. C:  A  main  sequence  star. D:  A  brown  dwarf. E:  A  supernova. C All  stars  start  their  life  … A:  as  giants. B:  as  dwarfs. C:  on  the  main  sequence. D:  as  red  giants. E:  as  white  dwarfs. A How  will  the  Sun  end  its  life? A:  As  a  white  dwarf. B:  Nothing  will  remain. C:  As  a  black  hole. D:  As  a  planet. E:  As  a  supernova. E What  determines  what  sort  of  an  object  remains  aier  a  dead  star? A:  The  planet  system  of  the  star. B:  The  chemical  composiGon  of  the  star. C:  The  age  when  the  star  collides  with  another  one. D:  The  metallicity  of  the  star. E:  The  star's  mass. 16 C What  stars  become  planetary  nebulae? A:  Only  some  double  stars. B:  None.  Planetary  nebulae  are  gas  clouds  and  have  nothing  to  do  with   stars. C:  Those  lighter  than  1.44  solar  masses. D:  Those  heavier  than  1.44  solar  masses. E:  All. E What  stars  blow  up  as  supernovae? A:  All  white  dwarfs. B:  All. C:  All  red  giants. D:  Those  similar  to  the  Sun  in  mass,  brightness  and  chemical  composiGon. E:  Those  that  are  heavier  than  1.4  solar  masses  at  the  end  of  their  lives. D When  does  a  star  become  a  red  giant? A:  When  it  collides  with  a  black  hole. B:  When  it  exhausts  all  its  fuel. C:  In  the  beginning  of  its  life. D:  When  it  exhausts  it  hydrogen. E:  When  its  core  collapses  into  a  supernova. E Where  was  the  copper  we  find  on  earth  manufactured? A:  In  a  main  sequence  star. B:  In  a  red  giant. C:  In  interstellar  space. D:  In  the  hot  core  of  Earth. E:  In  an  exploding  supernova. E Where  were  the  oxygen  atoms  of  our  atmosphere  manufactured? A:  In  the  oceans. B:  In  a  supernova. C:  In  Earth's  atmosphere. D:  Underground  inside  Earth. E:  In  a  red  giant. 17 C Which  star  lives  longer,  one  with  a  small  or  a  large  mass? A:  The  one  with  a  small  mass,  because  it  contains  more  hydrogen. B:  Equal:  heavy  stars  have  more  fuel  but  use  it  faster  in  proporGon. C:  The  one  with  a  small  mass,  because  it  is  much  dimmer. D:  The  one  with  a  large  mass,  because  it  is  hoIer. E:  The  one  with  a  large  mass,  because  it  contains  more  hydrogen. B Will  the  Sun  explode  as  a  supernova? A:  No,  because  only  double  stars  become  supernovae. B:  No,  it  is  not  heavy  enough  for  that. C:  Yes,  when  it  builds  up  iron  in  its  core. D:  Yes,  when  it  exhausts  its  helium. E:  Yes,  when  it  uses  up  all  its  hydrogen.