20192020学年高中物理第十九章8粒子和宇宙练习(含解析)新人教选修35

20192020学年高中物理第十九章8粒子和宇宙练习(含分析)新人教版选修3520192020学年高中物理第十九章8粒子和宇宙练习(含分析)新人教版选修356/6莄PAGE6羄蒄莁莇20192020学年高中物理第十九章8粒子和宇宙练习(含分析)新人教版选修35

粒子和宇宙

基础牢固

1.(多项选择)关于人们发现的新粒子,以下说法正确的选项是()

好多粒子都有自己的反粒子

把粒子分为强子、轻子、媒介子,依照是粒子与各种相互作用的关系

剖析:光子属于媒介子,τ子属于轻子。

答案:ABC

2.(多项选择)以下所述正确的选项是()

原子是组成物质的不可以再分的最小微粒

原子是最大的微粒

,质子和中子组成了原子核

D.质子、中子自己也是复合粒子,它们也有着自己复杂的结构

剖析:质子、中子自己也是复合粒子。由此可知,质子、中子不是组成物质的最小微粒。故只有选

项C、D正确。答案:CD

3.以下说法正确的选项是()

太阳是宇宙的中心

太阳系中只存在太阳和它的八大行星

C.太阳系是由太阳和若干行星以及它们的卫星还有彗星组成的

D.以上说法都正确

剖析:太阳系中以太阳为中心,有八大行星绕太阳运行,有的行星还有卫星,其他还有2000多颗比较

小的小行星和彗星等,因此表达较完满的是C项。平时我们所说的八大行星是指太阳系中较大的几

颗行星,太阳系的组成中还有小行星和彗星。

答案:C

正电子是电子的反粒子,它跟一般电子的电荷量相等,而电性相反,科学家设想在宇宙的某些

部分可能存在完满由反粒子组成的物质——反物质。1997年年初和年终,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,这是人类研究反物质的一大进步。你推测反氢

原子的结构是()

由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子组成

由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子组成

C.由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子组成

1

D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子组成

剖析:反氢原子的结构应该是由反质子与反电子组成,即由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的

电子组成。

答案:B

关于粒子,以下说法正确的选项是()

电子、质子和中子是组成物质的不可以再分的最基本的粒子

强子都是带电的粒子

C.夸克模型是研究三大类粒子结构的理论

D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位

剖析:由于质子、中子是由不相同夸克组成的,它们不是最基本的粒子,不相同夸克组成强子,有的强子

带电,有的强子不带电,故A、B错误;夸克模型是研究强子结构的理论,不相同夸克带电不相同,分别为+2??和-??33,说明电子电荷不再是电荷的最小单位,C错误,D正确。答案:D

以下列图,中子内有一个电荷量为+23??的上夸克和两个电荷量为-1??的下夸克,3

这一简单模型是三个夸克都在半径为??的同一圆周上,以下列图给出的四幅图中,

能正确表示出各夸克所受静电作用力的是()

答案:B

“反物质”就是由“反粒子”组成的物质,“反粒子”和其相应的“正粒子”拥有相同的电荷量和相同的质量,但电荷的符号相反。据此:

2

(1)若有反α粒子,则它的质量数为,电荷数为。(2)一对正、负电子相遇发生了湮灭e-31,转变成一对频率相同的光子。已知电子的质量为m=9.1×10kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,则这两个光子的频率约为Hz。(保留两位有效数字)

4He,质量数为4,电荷数为-2。剖析:(1)反α粒子即-2(2)设正、负电子湮灭产生的光子的频率为ν,由爱因斯坦质能方程2E=mc知,当一对正、负电子湮2????220hν=mcνe答案:(1)4-2(2)1.2×10208.以下列图为恒星的寿命与其质量的关系图。由图可知,恒星的质量越大,其寿命越(选填“长”或“短”);若一恒星的质量为太阳质量的1.8倍,则它的寿命约为×109年。

剖析:由题图看出,恒星的质量与太阳质量的比值越大,恒星寿命越短,而太阳的质量作为定值,则知

恒星的质量越大,寿命越短。当图像中横坐标为1时,此恒星即为太阳,由题图读出太阳的寿命约为10×109年。恒星的质量为太阳质量的1.8倍,恒星对应纵轴的数值是3×109年。

答案:短3

能力提升

依照宇宙大爆炸理论,在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期,那么在大爆炸此后最

早产生的粒子是()

A.夸克、胶子、轻子等B.质子和中子等

C.光子、中微子和电子等D.氢核、氘核、氦核等

剖析:宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子,此后又经历了质子和中子等强子时代,再此后

是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代,再此后是中子和质子组合成氘核,并形成氦核的

核时代,此后电子和质子复合成氢原子,最后形成恒星和星系,B、C、D的产生都在A此后,因此A正

确。

答案:A

2.(多项选择)以下说法正确的选项是()

A.强子是参增强相互作用的粒子

B.轻子是不参增强相互作用的粒子

C.媒介子是传达相互作用的粒子

3

D.夸克是最小的粒子

答案:ABC

3.(多项选择)加拿大萨德伯里中微子观察站的研究揭穿了中微子失散之谜,即观察到的中微子数目

比理论值少是由于部分中微子在运动过程中(速度很大)转变成一个μ子和一个τ子,对上述转变

过程有以下说法,其中正确的选项是()

牛顿运动定律仍旧适用

动量守恒定律仍旧适用

C.若发现μ子和中微子的运动方向一致,则τ子的运动方向也可能与中微子的运动方向一致D.若发现μ子和中微子的运动方向相反,则τ子的运动方向也可能与中微子的运动方向相反

剖析:中微子发生裂变过程中,动量是守恒的,由m中v中=mμvμ+mτvτ知:当v中方向与vμ方向相同

时,vτ方向与v中方向可能相同,也可能相反;当v中方向与vμ方向相反时,vτ方向与v中方向必然相同,且该过程是微观粒子间的作用,故牛顿运动定律不适用。

答案:BC

4.恒星的前身是()

A.宇宙的微粒B.星团

C.行星D.星云团

答案:D

天文观察表示:几乎全部远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背叛我们而运动,离我们越远

的星体,背叛我们的运动速度(称为退行速度)越大,也就是宇宙在膨胀。不相同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比,即,式中H为一常量,称为哈勃常数,已由天文观察测定。为讲解v=Hr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即以不相同的速度向外匀速运动,并设想我们就位于其中心,则速度越大的星体离我们就越远,这一结果与上述天文观察一致。由上述理论和天文观察结果,可估计宇宙年龄,其计算公式为T=,依照近期观察,哈勃T常数3×10-2米/(秒·光年),其中光年是光在一年中行进的距离,由此估计宇宙的年龄约为H=年。剖析:宇宙的年龄能够为就是宇宙膨胀的时间,设离我们最远的星体离我们距离为r,则该星体的????1“退行”时间(膨胀时间)即为宇宙的年龄T=??=????=??。而H=3×10-2米/(秒·光年)=10-10年-1。因此,T=1010年。

110答案:??10

★太阳现在正处于主序星演化阶段。它主若是由电子和

4011H、2He等原子核组成的。保持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程式是2-1e+

4

1441H→2He+释放的核能,这些核能最后转变成辐射能。依照目前关于恒星演化的理论,

若由于核聚变反应而使太阳中的原子核数目从现有数目减少10%,

太阳将走开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化,假设目前太阳全部由电子和

11H组成。

(1)已知质子质量16726-27kg,4He的质量α×-27×10??10电子质量??p×10-30kg,光速??×108m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能;(2)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上,每秒经过的太阳辐射能W=1.35×103W/m2,太阳质量m=2×1030kg,日地中心距离r=1.5×1011m。试估计太阳连续保持在主序星阶段还有多少年的寿命(估计结果只保留一位有效数字)。

剖析:(1)依照质能方程,发生一次核聚变反应释放的能量为

E=(4mp+2me-mα)c2≈4.2×10-12J。①

依照题给的假设,在太阳连续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为