高中物理人教版 选修3-5 第十九章 原子核 8.粒子和宇宙

一、单选题

1. 难度：简单

根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是（  ）

A．夸克、轻子、胶子等粒子

B．质子和中子等强子

C．光子、中微子和电子等轻子

D．氢核、氘核、氦核等轻核

2. 难度：简单

关于粒子的分类，目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的（  ）

A．媒介子、夸克、强子

B．夸克、轻子、强子

C．媒介子、轻子、强子

D．质子、中子、电子

3. 难度：中等

关于粒子，下列说法中不正确的是（  ）

A．质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子

B．质子、中子本身也有复杂的结构

C．质子是带电的强子

D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位

4. 难度：简单

正电子是电子的反粒子,它跟普通电子的电量相等,而电性相反,科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。1997年初和年底,欧洲和美国的科学研究机构先后宣布:他们分别制造出9个和7个反氢原子,这是人类探索反物质的一大进步。你推测反氢原子的结构是（  ）

A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成

B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成

C.由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成

D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成

5. 难度：中等

2002年，美国《科学》杂志评出的《2001年世界十大科技突破》中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。在上述研究中有以下说法，正确的是（ ）

①若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反

②若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致

③若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致

④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能相反

A. ①③    B. ②③    C. ③④    D. ①②

6. 难度：中等

如图所示，中子内有一个电荷量为＋e的上夸克和两个电荷量为－e的下夸克，有一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图所示给出的四幅图中，能正确表示出夸克所受静电作用力的是（ ）

7. 难度：简单

目前普遍认为,质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成的。u夸克带的电荷量为e,d夸克带的电荷量为e,e为元电荷,下列论断中可能正确的是（  ）

A.质子由1个u夸克和2个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成

B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成

C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成,中子由2个u夸克和1个d夸克组成

D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由2个u夸克和1个d夸克组成

8. 难度：中等

K^－介子衰变的方程为：K^－→π^－＋π⁰，其中K^－介子和π^－介子带负的基元电荷，π⁰介子不带电．一个K^－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其迹为圆弧AP，衰变后产生的π^－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切如图所示，它们的半径R_K－与R_π－之比为2:1.π⁰介子的轨迹未画出．由此可知π^－的动量大小与π⁰的动量大小之比为（  ）

A．1:1   B．1:2

C．1:3   D．1:6

二、填空题

9. 难度：简单

已知π^＋介子、π^－介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如表所示，表中e为元电荷.

粒子	π^＋	π^－	u	d
带电荷量	＋e	－e	＋	－	－	＋

由此可知π^＋由________和________组成，π^－由________和________组成．

三、计算题

10. 难度：简单

天文观测表明,几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体,背离我们运动的速度（称为退行速度）越大;也就是说,宇宙在膨胀。星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比,即v=Hr。式中H为一常量,称为哈勃常数,已由天文观察测定。为解释上述现象,有人提出一种理论,认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动,并设想我们就位于其中心,则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。

（1）由上述理论和天文观测结果,可估算宇宙年龄T,其计算式是什么?

（2）根据观测,哈勃常数H=3×10^-2米/（秒·光年）,其中光年是光在一年中行进的距离,由此估算宇宙的年龄约为多少年?

11. 难度：中等

已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为e，下夸克带电为－e，e为电子所带电量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l，l＝1.5×10^－15 m．试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）．

12. 难度：中等

如下一系列核反应是在恒星内部发生的。

p＋―→ ―→＋e^＋＋ν

p＋―→ p＋―→

―→＋e^＋＋ν P＋―→＋α

其中p为质子，α为α粒子，e^＋为正电子，ν为中微子，已知质子的质量为m_p＝1.672 648×10^－27kg，α粒子的质量为m_α＝6.644 929×10^－27kg, 正电子的质量为m_e＝9.11×10^－31kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c＝3.00×10⁸m/s，试计算该系列核反应完成后释放的能量。