5.5“基本”粒子学案 高中物理新人教版选择性必修第三册（2022年）

试卷第=page11页，总=sectionpages33页第五章原子核5“基本”粒子1.了解粒子的发现史.2.知道粒子的分类及特点.3.了解夸克模型．一、“基本”粒子1．人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，把它们叫作“基本粒子”．2．随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成，并发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构．二、发现新粒子1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子，后来发现了超子等．发现时间1932年1937年1947年20世纪60年代后新粒子反粒子μ子K介子与π介子超子基本特点质量、寿命、自旋等物理性质与对应粒子相同，而电荷等其他性质相反比质子的质量小质量介于电子与质子之间质量比质子大三、粒子的分类1．强子：是参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用的粒子．质子和中子都是强子．2．轻子：不参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用．电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子．3．规范玻色子：是传递各种相互作用的粒子，如光子，中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子．4．希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发．分类参与的相互作用发现的粒子备注强子参与强相互作用质子、中子等强子有内部结构，由“夸克”构成轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未发现内部结构规范玻色子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子等光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用希格斯玻色子是希格斯场的量子激发四、夸克与粒子物理标准模型1．夸克、夸克模型：1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克．2．粒子物理标准模型是一整套关于粒子的理论．其中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子．3．夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)．4．夸克所带电荷：夸克所带的电荷是元电荷的＋eq\f(2,3)或－eq\f(1,3).例如，上夸克带的电荷量为＋eq\f(2e,3)，下夸克带的电荷量为－eq\f(e,3).5．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．一、单选题1．一颗恒星的寿命取决于它的（）A．体积 B．质量 C．亮度 D．温度2．下列说法正确的是（）A．聚变是裂变的逆反应B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子3．以下说法正确的是（）A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子B．质子、中子、介子和超子都属于强子C．现代实验发现强子、轻子都有内部结构D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子4．关于原子物理知识方面，下列说法正确的是（）A．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B．盖革—米勒计数器不仅能用来计数，还能区分射线的种类C．质子、中子、电子都参与强相互作用D．原子中电子的坐标没有确定的值，只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率5．中子内有一个电荷量为的上夸克和两个电荷量为的下夸克，假设三个夸克都在半径为的同一圆周上，如图所示，则下列四幅图中能正确表示出各夸克所受静电作用力的是（）B．C． D．6．一个静止的放射性同位素的原子核衰变为，另一个也静止的天然放射性元素的原子核衰变为，在同一磁场中得到衰变后粒子的运动轨迹1、2、3、4，如图所示，则这四条径迹依次是（）A．电子、、、正电子B．、电子、正电子、C．、正电子、电子、D．正电子、、、电子二、填空题7．仙女座星系是人们能用肉眼看到的最遥远的天体，但由于光速有限，你看到来自那里的光线，实际上已经在太空中行进了_________年，因此观察遥远的天体就等于在观察__________________．宇宙很大，所以计算天体间的距离时常用_________作为单位，它等于_________．8．恒星离我们的距离非常遥远，但是我们可以利用地球绕太阳运动的圆形轨道直径作为基线，通过几何方法来测量恒星的距离。这种方法叫做_____。图中恒星A是我们想要测量其距离的星体。B、C、D是相对比较远的恒星，在1月到7月间几乎看不出移动过，而A的相对位置在这半年里看上去却发生了变化。图中的θ角就称为_____。参考答案1．B【详解】恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星内部的核反应就更加剧烈。所以B正确；ACD错误；故选B。2．C【详解】A．聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错误；B．实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B错误；C．实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；D．质子是最早发现的强子，故D错误。故选C。3．B【详解】A．最早发现的强子是质子，最早发现的轻子是电子，A错误；C．强子有内部结构，由夸克组成，现代实验还没有发现轻子的内部结构，C错误；BD．质子、中子、介子、超子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，D错误，B正确。故选B。4．D【详解】A．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短方向移动，A错误；B．盖革—米勒计数器只能来计数，不能区分射线的种类，因为不同的射线在盖革-米勒计数器中产生的脉冲现象相同，B错误；C．电子不能参与强相互作用，C错误；D．氢原子核外电子的轨道是量子化的，结合测不准原理可知，电子的轨道是测不准的，其轨道只能是在一定的范围内出现的概率的大小，即电子云，D正确。故选D。5．B【详解】对电荷量为的上夸克，它受到电荷量为的两个下夸克等大的静电力作用，由对称性得，上夸克所受静电力竖直向下，对电荷量为的下夸克，另一个下夸克对它的静电力为上夸克对它的静电力方向沿着连线方向，由几何关系可知因此F与的合力方向竖直向上，且有如下图所示同理可知，另一个下夸克所受静电力的合力也竖直向上，综上所述，B正确。故选B。6．B【详解】放射性元素放出正电子时，正粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒．由半径公式，可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而正电子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则正电子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故轨迹1、2、3、4依次是：、电子、正电子、，故B正确，ACD错误．7．200万宇宙的过去光年【详解】[1]仙女座星系离地球大约200万光年，看到来自那里的光线，实际上已经在太空中行进了200万年，因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去；[2]由于距离太远，因此常用光年作单位；[3]光年是光一年走过的距离8．视差测距法周