人教版 (2019)選擇性必修第三冊第五章原子核5 “基本”粒子同步達(dá)標(biāo)檢測題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

知識點(diǎn)一、“基本”粒子
1．人們認(rèn)為光子、電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子，把它們叫作“基本粒子”．
2．隨著科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)很多新粒子不能看作由質(zhì)子、中子、電子組成，并發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有自己的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．
3、發(fā)現(xiàn)新粒子
1932年發(fā)現(xiàn)了正電子，1937年發(fā)現(xiàn)了μ子,1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和π介子，后來發(fā)現(xiàn)了超子等．
知識點(diǎn)二、粒子的分類
1．強(qiáng)子：是參與(填“參與”或“不參與”)強(qiáng)相互作用的粒子．質(zhì)子和中子都是強(qiáng)子．
2．輕子：不參與(填“參與”或“不參與”)強(qiáng)相互作用．電子、電子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已發(fā)現(xiàn)的輕子．
3．規(guī)范玻色子：是傳遞各種相互作用的粒子，如光子，中間玻色子(W和Z玻色子)、膠子．
4．希格斯玻色子：是希格斯場的量子激發(fā)．
知識點(diǎn)三、夸克與粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型
1．夸克、夸克模型：1964年，美國科學(xué)家蓋爾曼等人提出了夸克模型，認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的成分組成，這種成分叫作夸克．
2．粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型是一整套關(guān)于粒子的理論．其中，夸克、輕子、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子是組成物質(zhì)的幾類最基本的粒子．
新粒子的發(fā)現(xiàn)及分類
1．新粒子的發(fā)現(xiàn)
2.粒子的分類
（2023?嘉定區(qū)二模）現(xiàn)在科學(xué)家們正在設(shè)法探尋“反物質(zhì)”，所謂“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的，“反粒子”與其對應(yīng)的正粒子有相同的質(zhì)量和相同的電荷量，但電荷符號相反。據(jù)此，若有反α粒子，它的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別為（）
A．﹣4，﹣2B．4，﹣2C．﹣4，2D．4，2
【解答】解：α粒子是質(zhì)量數(shù)為4，帶2個單位正電荷，所以反α粒子，它的質(zhì)量數(shù)為4，電荷為﹣2，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
太陽放出的大量中微子向地球飛來，但實驗測定的數(shù)目只有理論的三分之一，后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)中微子在向地球傳播的過程中衰變成一個μ子和一個ξ子。若在衰變過程中μ子的速度方向與中微子的速度方向一致，則ξ子的運(yùn)動方向（）
A．一定與μ子的方向相同
B．一定與μ子的方向相反
C．一定與μ子在同一直線上
D．不一定與μ子在同一直線上
【解答】解：中微子轉(zhuǎn)化為一個μ子和一個ξ子過程中動量守恒，已知μ子的運(yùn)動方向與中微子原來的方向一致，由于不知中微子和μ子的動量大小，所以只能得出ξ子的運(yùn)動方向與中微子方向在同一直線上，可能與中微子同向也可能反向，故C正確、ABD錯誤。
故選：C。
1953年萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用在β衰變中產(chǎn)生的中微子與水中 11H的核反應(yīng)，間接證實了幾乎沒有質(zhì)量且不帶電的中微子的存在。中微子與水中的 11H發(fā)生核反應(yīng)的方程式為：中微子+ 11H→ +10e+____，則方程式中空缺的粒子為（）
A． -10eB． 01nC． 11HD． 12H
【解答】解：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，可知中微子的質(zhì)量數(shù)為：1+0＝1，
電荷數(shù)為1+（﹣1）＝0，故10n，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
目前普遍認(rèn)為，原子核中的質(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+23e，d夸克帶電荷量為-13e，e為元電荷。下列論斷中可能正確的是（）
A．質(zhì)子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成
B．質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成
C．質(zhì)子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成
D．質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成
【解答】解：由質(zhì)子帶一個單位正電荷，中子不帶電，
設(shè)質(zhì)子中u夸克、d夸克個數(shù)分別是x、y，x、y取正整數(shù)，
則x×23e+y×（-13e）＝1，
解得x＝2、y＝1；
設(shè)中子中u夸克d夸克個數(shù)分別是m、n，m、n取正整數(shù)。
m×（23e）+n×（-13e）＝0，
解得m＝1、n＝2，
故選：B。
氚核發(fā)生β衰變除了產(chǎn)生β粒子和新核外，還會產(chǎn)生質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都是0的反中微子Ve．若氚核在云室中發(fā)生β衰變后，產(chǎn)生的反中微子和β粒子的運(yùn)動方向在同一條直線上，設(shè)反中微子的動量為P1，β粒子動量為P2，則。（）
A．上述核反應(yīng)方程為 13H+ 01n→ -10e+ 24He+Ve
B．β粒子在云室中穿過會留下清晰的路徑，此體現(xiàn)了粒子的波動性
C．氚核內(nèi)部某個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時，會向外發(fā)射β粒子
D．新核的動量為P1﹣P2
【解答】解：A、根據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，則氚發(fā)生β衰變的衰變方程： 13H→ -10e+23He+Ve，故A錯誤；
B、β粒子在云室中穿過會留下清晰的徑跡，體現(xiàn)出實物粒子的粒子性，故B錯誤；
C、β衰變中生成的電子是一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子同時生成一個電子，這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是β粒子，故C正確；
D、衰變過程中動量守恒，0＝P1+P2+P；所以新核的動量大小為P＝﹣P1﹣P2，故D錯誤；
故選：C。
（2022?天津模擬）按照夸克模型，質(zhì)子、中子都是由上夸克和下夸克這兩種夸克組成，上夸克帶電荷量為+23e，下夸克帶電荷量為-13e，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，且各個夸克之間的距離都是1.5×10﹣15m，試計算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個夸克之間的靜電力。
【解答】解：根據(jù)質(zhì)子帶電量為+e，且有三個夸克組成，所以一個質(zhì)子內(nèi)部包含兩個上夸克，一個下夸克。
相鄰兩個上夸克之間的靜電力為F1＝k(23e)2r2=9×109×49×1.62×10-382.25×10-30N＝46N
相鄰上夸克和下夸克之間的靜電力F2＝k23e×13er2=9×109×29×1.62×10-382.25×10-30N＝23N
答：相鄰兩個上夸克之間的靜電力為46N；相鄰上夸克和下夸克之間的靜電力為23N。
如圖所示，中子內(nèi)有一個電荷量為+23e的上夸克和兩個電荷量為-13e的下夸克，3個夸克都分布在半徑為r的同一圓周上，則3個夸克在其圓心處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為（）
A．ker2B．ke3r2C．ke9r2D．2ke3r2
【解答】解：由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)決定式可知，B、C處兩個下夸克在O點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小均為E=kQr2，方向夾角120°，合場強(qiáng)沿AO方向，大小為E=kQr2，A處的上夸克在O點(diǎn)的電場強(qiáng)度同樣沿AO方向，大小為13mg，所以三個夸克O處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為同向的E=kQr2和13mg疊加，結(jié)果是F=kQqr2，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（多選）按照現(xiàn)代的粒子理論，可以將粒子分為三大類：媒介子、輕子和強(qiáng)子，質(zhì)子和中子屬于強(qiáng)子。強(qiáng)子是由更基本的粒子﹣﹣夸克組成。根據(jù)夸克理論，夸克有6種，它們是上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、底夸克和頂夸克．它們的帶電量分別為±13e或±23e，電荷量e為元電荷．已知一個質(zhì)子由兩個上夸克和一個下夸克組成，一個中子由兩個下夸克和一個上夸克組成．則下列說法不正確的是（）
A．上夸克的電荷量為+23e
B．下夸克的電荷量為-13e
C．上夸克的電荷量為-23e
D．下夸克的電荷量為+23e
【解答】解：由題意可知，質(zhì)子帶電量為+e，且一個質(zhì)子由兩個上夸克和一個下夸克組成，即為2×（+23e）-13e=+e；
同理，一個中子由兩個下夸克和一個上夸克組成，即為2×（-13e）+23e=0；故AB正確，CD錯誤，
本題選擇錯誤的，
故選：CD。
質(zhì)子和中子是由更基本的粒子即所謂“夸克”組成的．兩個強(qiáng)作用電荷相反（類似于正負(fù)電荷）的夸克在距離很近時幾乎沒有相互作用（稱為“漸近自由”）；在距離較遠(yuǎn)時，它們之間就會出現(xiàn)很強(qiáng)的引力（導(dǎo)致所謂“夸克禁閉”）．作為一個簡單的模型，設(shè)這樣的兩夸克之間的相互作用力F與它們之間的距離r的關(guān)系為：
F=0，0＜r＜r1-F0，r1≤r≤r20，r＞r2式中F0為大于零的常量，負(fù)號表示引力．用E表示夸克間的勢能，令E0＝F0（r2﹣r1），取無窮遠(yuǎn)為勢能零點(diǎn)．下列E﹣r圖示中正確的是（）
A．B．
C．D．
【解答】解：從無窮遠(yuǎn)處電勢為零開始到r＝r2位置，由F的表達(dá)式可知，兩夸克之間的相互作用力F＝0，則知勢能恒定為零；
在r＝r2到r＝r1過程中，恒定引力做正功，勢能逐漸均勻減小，即勢能為負(fù)值且越來越小，此部分圖象為A、B選項中所示；
r＜r1之后，F(xiàn)＝0，勢能不變，恒定為﹣U0，由引力做功等于勢能將少量，故U0＝F0（r2﹣r1）。故B正確。
故選：B。
放射性物質(zhì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對放射性的應(yīng)用，下列說法不正確的是（）
A．放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，所以人體可以經(jīng)常照射
B．對放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深地層進(jìn)行處理
C．射線探傷儀中的放射源必須存放在特制容器里，而不能隨意放置
D．對可能產(chǎn)生放射性污染的場所或物品進(jìn)行檢測是很有必要的
【解答】解：A、在大劑量的照射下，放射性對人體和動物存在著某種損害作用。放射性也能損傷劑量單位遺傳物質(zhì)，主要在于引起基因突變和染色體畸變，使一代甚至幾代受害，故A錯誤；
B、放射性的廢料仍然有放射性，故對放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深地層進(jìn)行處理，故B正確；
C、放射性會向各個方向放射射線，故射線探傷儀中的放射源必須存放在特制容器里，而不能隨意放置，故C正確；
D、放射性廢物中的放射性物質(zhì)，采用一般的物理、化學(xué)及生物學(xué)的方法都不能將其消滅或破壞，只有通過放射性核素的自身衰變才能使放射性衰減到一定的水平。而許多放射性元素的半衰期十分長，并且衰變的產(chǎn)物又是新的放射性元素，所以放射性廢物與其它廢物相比在處理和處置上有許多不同之處；故對可能產(chǎn)生放射性污染的場所或物品進(jìn)行檢測是很有必要的，故D正確；
本題選錯誤的，故選：A。
一個質(zhì)子由兩個u夸克和一個d夸克組成。一個夸克的質(zhì)量是7.1×10﹣30kg，求兩個夸克相距1.0×10﹣16m時的萬有引力約為（）已知萬有引力常量G＝6.67×10﹣11N?m2/kg2
A．3.4×10﹣39NB．3.4×10﹣37N
C．3.5×10﹣39ND．3.5×10﹣37N
【解答】解：兩夸克間的萬有引力為：F＝Gm1m2r2=6.67×10﹣11×7.1×10-30×7.1×10-30(1.0×10-16)2N≈3.4×10﹣37N，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
一個質(zhì)子由兩個u夸克和一個d夸克組成。一個夸克的質(zhì)量是7.1×10﹣30kg，則兩個夸克相距1.0×10﹣16m時的萬有引力約為（引力常量G＝6.67×10﹣11N．m2/kg2）（）
A．3.4×10﹣9NB．1.7×10﹣35N
C．3.4×10﹣37ND．4.9×10﹣39N
【解答】解：兩夸克間的萬有引力：F＝Gm1m2r2=6.67×10﹣11×7.1×10-30×7.1×10-30(1.0×10-16)2≈3.4×10﹣37N，故C正確，ABD錯誤；
故選：C。
已經(jīng)證實質(zhì)子、中子都是由上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電為23e，下夸克帶電為-13e，e為電子所帶電荷量的大小，即質(zhì)子所帶電荷量。如果質(zhì)子是由三個夸克組成的，且各個夸克之間的距離都為L，三個夸克組成等邊三角形。L＝1.5×10﹣15m，靜電力常量K＝9.0×109Nm2/c2，e＝1.6×10﹣19c．試求：
①畫出質(zhì)子的三個夸克的組成圖形，夸克用小圓圈表示，并在每個夸克旁標(biāo)出該夸克所帶電量；
②計算質(zhì)子內(nèi)每相鄰兩個夸克之間的靜電力。
【解答】解：①畫出質(zhì)子的三個夸克的組成圖形如圖所示：
②兩個上夸克之間的靜電力為F1=k×23e×23eL2=45.5 N，是排斥力；
上夸克與下夸克之間的靜電力為F2=k×13e×13eL2=22.8 N，是吸引力。
發(fā)現(xiàn)時間
1932年
1937年
1947年
20世紀(jì)60年代后
新粒子
反粒子
μ子
K介子與π介子
超子
基本特點(diǎn)
質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與對應(yīng)粒子相同，而電荷等其他性質(zhì)相反
比質(zhì)子的質(zhì)量小
質(zhì)量介于電子與質(zhì)子之間
質(zhì)量比質(zhì)子大
分類
參與的相互作用
發(fā)現(xiàn)的粒子
備注
強(qiáng)子
參與強(qiáng)相互作用
質(zhì)子、中子等
強(qiáng)子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由“夸克”構(gòu)成
輕子
不參與強(qiáng)相互作用
電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子
未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)
規(guī)范玻色子
傳遞各種相互作用
光子、中間玻色子、膠子等
光子傳遞電磁相互作用，中間玻色子傳遞弱相互作用，膠子傳遞強(qiáng)相互作用
希格斯玻色子
是希格斯場的量子激發(fā)

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