《高中物理 第4章 從原子核到夸克 4_4 粒子物理與宇宙的起源學(xué)業(yè)分層測評 滬科版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第4章 從原子核到夸克 4_4 粒子物理與宇宙的起源學(xué)業(yè)分層測評 滬科版選修3-5（4頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

4.4 粒子物理與宇宙的起源 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達標(biāo)] 1.關(guān)于人們發(fā)現(xiàn)的新粒子，下列說法正確的是 (　　) A.許多粒子都有自己的反粒子 B.把粒子分為強子、輕子、媒介子，根據(jù)是粒子與各種相互作用的關(guān)系 C.質(zhì)子屬于強子 D.光子屬于輕子 E.τ子的質(zhì)量比核子的質(zhì)量大，因此它屬于強子 【解析】　根據(jù)粒子的分類、粒子與反粒子描述知A、B、C正確；光子屬媒介子，τ子屬于輕子. 【答案】　ABC 2.下列說法中正確的是(　　) A.至今人們還無法獲得自由的夸克 B.自然界存在的能量守恒定律、動量守恒定律及電荷守恒定律，對基本粒子不適用 C.反粒子與其對應(yīng)的粒子相遇時，會發(fā)生湮滅現(xiàn)象 D.強子是參與強相互作用的粒子，質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強子 E.強子都是帶電的粒子 【解析】　雖然夸克模型在解釋強子的構(gòu)成方面獲得成功，但人們還沒有獲取自由的夸克，A正確.反粒子帶等量異種電荷，反粒子與其對應(yīng)的粒子相遇時會發(fā)生湮滅現(xiàn)象，故C正確.質(zhì)子是最早發(fā)現(xiàn)的強子，故D正確.有的強子帶電，有的強子不帶電，E錯誤. 【答案】　ACD 3.太陽放出的大量中微子向地球飛來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)中微子在向地球傳播的過程中衰變?yōu)橐粋€μ子和一個τ子，若在衰變中發(fā)現(xiàn)μ子速度方向與中微子原來的方向一致，則τ子的運動方向(　　) A.可能與μ子同方向 B.可能與μ子反方向 C.不一定與μ子在同一條直線上 D.一定與μ子在同一條直線上 E.可能與μ子的方向垂直 【解析】　在衰變中動量守恒，發(fā)現(xiàn)μ子速度方向與中微子原來的方向一致，則τ子的運動方向一定與μ子在同一條直線上，可能與μ子同方向也可能與μ子反方向. 【答案】　ABD 4.下列所述正確的是(　　) A.強子是參與強相互作用的粒子 B.輕子是不參與強相互作用的粒子 C.目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有8種 D.夸克有6種，它們帶的電荷量分別為元電荷的＋或－ E.光子是傳遞弱相互作用的粒子 【解析】　由三類粒子的特性可知A、B正確，E錯誤；而目前發(fā)現(xiàn)的輕子只有6種，C錯誤；夸克模型經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已知夸克有6種，它們帶的電荷分別為元電荷的＋或－，D正確. 【答案】　ABD 5.下列說法中正確的是(　　) A.夸克模型說明電子電荷量是最小的電荷單元 B.目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了自由態(tài)的夸克 C.目前發(fā)現(xiàn)的夸克有6種 D.每種夸克都有對應(yīng)的反夸克 E.夸克模型說明電子電荷量已不再是最小的電荷單元 【解析】　夸克模型指出目前發(fā)現(xiàn)了6種夸克，每種夸克都有對應(yīng)的反夸克，所以C、D正確；夸克所帶電荷量小于電子電荷量，但還沒有發(fā)現(xiàn)自由態(tài)的夸克，這就是夸克的“禁閉”，所以A、B錯，E正確. 【答案】　CDE 6.“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的，“反粒子”與其對應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電荷量，但電荷符號相反，則反氫原子是由1個帶負電荷的________和1個帶正電荷的________構(gòu)成. 【解析】　根據(jù)反粒子定義，“反粒子”與“正粒子”具有相同質(zhì)量，但帶有等量的異種電荷.因此反氫原子是由H核和e構(gòu)成的. 【答案】　反質(zhì)子　正電子 7.已知π＋介子、π－介子都是由一個夸克(夸克u或夸克d)和一個反夸克(反夸克或反夸克)組成的，它們的帶電荷量如表所示，表中e為元電荷. 粒子 π＋ π－ u d 帶電荷量 ＋e －e ＋ － － ＋ 由此可知π＋由________和________組成，π－由________和________組成. 【解析】　因π＋介子帶有＋e的電荷量，且是由一個夸克和一個反夸克組成的，則夸克u帶＋e和反夸克帶＋e合成電荷量為e，那么π＋介子就是由夸克u和反夸克組成的；同理，π－介子由夸克d和反夸克組成. 【答案】　u　　d　 8.目前普遍認為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成的，u夸克帶電荷量為e，d夸克的帶電荷量為－e，e為元電荷，那么質(zhì)子是由____________個u夸克和________個d夸克組成的，中子是由________個u夸克和________個d夸克組成的. 【解析】　質(zhì)子帶電量為e，應(yīng)由2個u夸克和1個d夸克組成，中子帶電量為0，應(yīng)由1個u夸克和2個d夸克組成. 【答案】　2　1　1　2 [能力提升] 9.恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達到108 K時，可以發(fā)生“氦燃燒”. (1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程：He＋________―→Be＋γ. (2)Be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.610－16 s.一定質(zhì)量的Be，經(jīng)7.810－16 s后所剩Be占開始時的________. 【解析】　(1)根據(jù)核反應(yīng)方程和電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知，He＋He→Be＋γ. (2)Be的半衰期為2.610－16 s，經(jīng)過7.810－16 s后，也就是經(jīng)過3個半衰期后剩余的質(zhì)量為m′＝nm＝3m，所剩Be占開始時的. 【答案】　(1)He　(2)或12.5% 10.K－介子衰變的方程為K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子所帶負電的電荷量為元電荷，π0介子不帶電.如圖441所示的1個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它的半徑RK－與Rπ－之比為2∶1，π0介子的軌跡未畫出，由此可知，π－的動量大小與π0的動量大小之比為________. 圖441 【解析】　根據(jù)洛倫茲力提供向心力知，qvB＝mv2/R，故有p＝mv＝qBR，所以K－與π－的動量大小之比為2∶1，規(guī)定K－的方向為正方向，由動量守恒定律得：pK－＝－pπ－＋pπ0，所以pπ0＝3pπ－. 【答案】　1∶3 11.已經(jīng)證實質(zhì)子，中子都是由上夸克和下夸克兩種夸克組成的，上夸克帶電荷量為＋e.下夸克帶電荷量為－e，e為電子所帶電荷量的大小，如果質(zhì)子是由三個夸克組成的，且各個夸克間的距離都為l，l＝1.510－15 m，試計算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個夸克之間的靜電力(庫侖力). 【解析】　質(zhì)子帶電荷量為＋e，所以它是由2個上夸克和1個下夸克組成的.按題意，三個夸克必位于等邊三角形的三個頂點處，這時上夸克與上夸克之間的靜電力應(yīng)為 F上上＝k＝k. 代入數(shù)值，得F上上＝46 N，為斥力. 上夸克與下夸克之間的靜電力為 F上下＝k＝k. 代入數(shù)值，得F上下＝23 N，為引力. 【答案】　見解析 12.在天體演變過程中，紅色巨星發(fā)生“超新星爆炸”后，可以形成中子星(電子被迫同原子核中的質(zhì)子結(jié)合而形成中子)，中子星具有極高的密度.若已知某中子星的密度為1017 kg/m3，該中子星的衛(wèi)星繞它做圓軌道運動，試求該中子星的衛(wèi)星運行的最小周期.(引力常量G＝6.6710－11 Nm2/kg2) 【解析】　設(shè)中子星的衛(wèi)星圓軌道半徑為R，質(zhì)量為m，由萬有引力提供向心力，可得＝mω2R＝. 又當(dāng)R＝r(中子星的半徑)時，衛(wèi)星運行周期最小，注意到M＝，由此可得Tmin＝1.210－3 s. 【答案】　1.210－3 s