2024-2025学年高中物理专题20粒子和宇宙练习含解析

PAGEPAGE8课时20粒子和宇宙1．K-介子衰变方程为K-1→π-+π0，其中K-介子和π-介子是带负电的基元电荷，π0介子不带电．如图所示，一个K-介子沿垂直磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在PA．1:1B．1:2C．1:3D．1:6【答案】C【解析】介子与介子均在匀强磁场中做匀速圆周运动，有evB=mv2R因而PK依据动理守恒定律有PK故Pπ0=故选：C．解答此题的关键是将K介子在磁场中衰变的新学问转化为熟知的原子核的衰变情形，抓住粒子在P点衰变前后的运动方向，从而建立起动量守恒方程，随后紧扣着带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的学问求解．K介子在P点衰变前后涉及的三个粒子的动量方向是做题中易错的地方．2．在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质特别特殊，因此在试验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建立了一个由大水槽和探测器组成的试验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证明了中微子的存在。中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即中微子+→+，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是（）A．0和0B．0和1C．1和0D．1和1【答案】A【解析】依据质量数守恒、电荷数守恒，知中微子的质量数和电荷数为0和0．故A正确，BCD错误．故选A．3．核反应方程式+→++kX，式子中（）A．X为质子，k=3B．X为质子，k=4C．X为中子，k=3D．X为中子，k=4【答案】C【解析】试题分析：依据质量数与电荷数守恒推断该核反应电荷数不变，质量数削减3，所以X的电荷数为0，质量数不为零，故X是中子，k=3，所以A、B、D错误；C正确。考点：本题考查核反应4．2024年4月23日，海军建军70周年阅兵式上，中国海军新型攻击核潜艇093改进型攻击核潜艇公开亮相。核潜艇是以核反应堆作动力源。关于核反应，下列说法正确的是（）A．核反应方程612C→712B．核反应方程13C．核反应方程92235D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和【答案】C【解析】A、核反应方程612C→712B、核反应方程13H+C.核反应方程92235D、核反应前后核子数相等，核反应遵循的是质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中有能量放出，故有质量亏损，故D错误。5．下列说法中正确的是（）A．金属发生光电效应的截止频率随入射光频率的改变而改变B．黑体的热辐射就是反射外来的电磁波C．氢原子中电子具有波动性，并非沿经典力学描述下的轨道运动D．核聚变须要极高的温度，反应过程中须要外界持续供应能量【答案】C【解析】A.金属的截止频率由金属本身确定，与入射光无关，A错误。B.黑体热辐射的是自身发出的电磁波，不是反射外来的，B错误。C.实物粒子具有波动性，电子也具有波动性，所以电子的轨道并非经典力学描述下的轨道，C正确。D.核聚变须要极高的温度，但是反应一旦进行，靠自身反应产生的热就可以持续下去，不再须要外界供应能量，D错误。6.有关宇宙的理解，下列说法中正确的是（）A、质量越大的恒星寿命越长

B、太阳发出的光和热来自于碳、氧等物质的燃烧

C、在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度高

D、由于光速有限，因此视察遥远的天体就相当于视察宇宙的过去【答案】D

【解析】A、质量越大的恒星寿命越短，故A错误；

B、太阳发出的光和热来自于在太内部阳进行着大规模的核聚变释放的能量，故B错误

B、恒星的颜色是由温度确定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝．故在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度低．故C错误

D、由于光速有限，遥远的天体发出的光线到达我们时，我们看到的是过去的宇宙射线；故因此视察遥远的天体就等于在视察宇宙的过去，故D正确

故选：D

质量大的恒星寿命反而越短；光实力既和表面温度有关，也和发光面积有关．

恒星的颜色是由温度确定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝．太阳能够释放的能量许多，主要取决于内部发生的核聚变，向外界不断的释放光和热7．19世纪末，人们认为光子、_____________、_____________和_____________是组成物质的不行再分的最基本的粒子，20世纪后半期，科学家发觉组成原子核的___________和___________等也有着自己的困难结构，于是基本粒子不再“基本”。【答案】质子，中子，电子，质子，中子【解析】19世纪末，人们认为光子,质子，中子电子，是组成物质的不行再分的最基本的粒子，20世纪后半期，科学家发觉组成原子核的质子，中子等也有着自己的困难结构，于是基本粒子不再“基本”。实力实力提高之百尺竿头1大爆炸理论认为，宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸．除起先瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙都是膨胀的．若标记宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线，则以下说法正确的是（）A、AB和BC均说明宇宙在匀速膨胀

B、AB和BC均说明宇宙在加速膨胀

C、AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在加速膨胀

D、AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在减速膨胀【答案】C

【解析】图象中的纵坐标宇宙半径R可以看作是星球发生的位移x，因而其切线的斜率就是宇宙半径增加的快慢程度．由题意，宇宙加速膨胀，其半径增加的速度越来越大．

故选：C．

解答本题应驾驭：宇宙大爆炸理论的内容．

宇宙大爆炸仅仅是一种学说，是依据天文观测探讨后得到的一种设想．大约在150亿年前，宇宙全部的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，我们称之为“原始火球”，“原始火球”不稳定，因而发生了巨大的爆炸．大爆炸以后，物质起先向外大膨胀，就形成了今日我们看到的宇宙．2目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的粒子组成.u夸克带电量为+23e，d夸克带电量为-1A．质子由1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1个d夸克组成C．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D．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【答案】C【解析】由质子带一个单位正电荷，中子不带电，设质子中u夸克、d夸克个数分别是x、y，x、y取正整数，则有：x×23e+y×(-13e)=1，解得：x=2、y=1；设中子中u夸克d夸克个数分别是m、n，m、n取正整数．m×(2该题属于高科技题，但落点低．明确质子带一个单位正电荷，中子不带电是解本题的关键；驾驭电荷守恒定律.3．下列关于原子和原子核的说法正确的是（）A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．放射性元素的半衰期随温度的上升而变短C．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越坚固【答案】C【解析】A、β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故A错误；B、放射性元素的半衰期与温度的改变无关，只与自身有关，故B错误；C、波尔理论的假设之一是原子能量的量子化，还有轨道量子化，故C正确；D、比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不坚固，故D错误；故选C。4.2011年诺贝尔物理奖授予佩尔马特等三位科学家，他们的获奖工作是“通过观测遥远的超新星，发觉宇宙正在加速膨胀”．物理学家为了说明这一现象，提出了“暗能量”的概念．正是在暗能量的驱动下，宇宙出现了加速膨胀．宇宙中暗能量约占73%、约有23%是暗物质，我们能看到的、接触到的一般物质约占4%．暗能量和暗物质实质至今尚未清晰，但科学家找到了暗物质存在的间接证据，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，星系团要束缚住这些星系，它的质量应当是我们观测到质量的100倍以上，大量的观测分析证明了这一点．关于上述事实及理论假说，下列结论你认为可能不正确的是（）A、暗能量力的作用表现为斥力

B、暗物质力的作用表现为引力

C、从太阳系行星运动与星系团中的星系运动比较可知，宇宙中暗物质分布是匀称的

D、从太阳系行星运动与宇宙正在加速膨胀比较可知，宇宙中暗能量分布是不匀称的【答案】C

【解析】A、由题意在暗能量的驱动下，宇宙出现了加速膨胀，得暗能量力的作用表现为斥力，故A正确；

B、星系团要束缚住这些星系，说明暗物质力的作用表现为引力，故B正确；

C、由题知宇宙中暗能量分布是不匀称的，故C错误，D正确．

故选C．

暗能量它是一种不行见的、能推动宇宙运动的能量，宇宙中全部的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动的．

正是在暗能量的驱动下，宇宙出现了加速膨胀．大型星系团中的星系具有极高的运动速度，星系团要束缚住这些星系，暗物质力的作用表现为引力．5．下列所述正确的是()A．强子是参加强相互作用的粒子B．轻子是不参加强相互作用的粒子C．目前发觉的轻子只有8种D．夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的或【答案】ABD【解析】依据作用力的不同,粒子分为强子、轻子和传播子三大类.强子就是是全部参加强力作用的粒子的总称.轻子就是只参加弱力、电磁力和引力作用,而不参加强相互作用的粒子的总称.目前发觉的轻子只有6种,分别是电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子,C是错误的。故选ABD。本题考查物理学史，是常识性问题，关键平常要注意积累，对于原子物理的基本学问驾驭要坚固．6．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并放出一个中微子的过程。中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子。下列关于该过程的说法正确的是（）A．母核的质量数等于子核的质量数B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．子核的动量大小等于中微子的动量大小D．子核的动能大于中微子的动能【答案】AB【解析】母核的质子数与中子数之和没有发生改变,所以母核的质量数等于子核的质量数,A正确,因为母核从外界俘获一个电子,而内部的一个质子变为中子,所以子核的电荷数比母核的电荷数少1,B正确,依据动量守恒可得子核的动量大小和中微子的动量大小相等,方向相反,依据公式p2挖掘出题中的信息,依据信息分析对于信息题,能从题中挖出信息是关键7．下列说法正确的是（）E.比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时肯定放出核能A．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用力且每个核子只跟邻近的核子发生核力的作用，它具有饱和性。B．在核反应堆中利用慢化剂（如石墨、重水等）来减慢核反应的速度C．普朗克引入了能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与试验符合得特别好，并由此开创了物理学的新纪元D．人工放射性同位素的半衰期比自然放射性物质长的多，放射性废料简单处理，因此凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素，而不用自然放射性物质【答案】ACE【解析】试题分析：核力是强相互作用，具有饱和性和短程性；故将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用力且每个核子只跟邻近的核子发生核力的作用，故A正确；在核反应堆中利用慢化剂（如石墨、重水等）来减慢核反应中产生的快中子的速度，从而提高核反应的速度，故B错误；普朗克提出能量量子化，引入了能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与试验符合得特别好，并由此开创了物理学的新纪元，故C正确；人工放射性同位素的半衰期比自然放射性物质长的多，放射性废料简单处理；但不是用到射线时，用的都是人工放射性同位素，故D错误；比结合能是结合能与核子数的比值，比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时肯定放出核能，如轻核聚变、重核裂变，故E正确。核力是强相互作用，具有饱和性和短程性；核反应堆中利用慢化剂（如石墨、重水等）来减慢快中子的速度；普朗克首次提出能量量子化；核子结合成原子核放出的核能是结合能；本题考查了核力、核反应堆、普朗克能量子假说、半衰期、比结合能等，学问点多，难度小，关键是记住基础学问。8．以下说法正确的是（）A．太阳内部发生的核反应是核聚变反应B．康普顿效应表明光子具有能量，但没有动量C．汤姆逊通过α粒子散射试验，提出了原子具有核式结构模型D．依据波尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放肯定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小【答案】AD【解析】试题分析：太阳内部发生的核反应是轻核聚变，A正确；康普顿效应表明光子不仅具有能量还具有动量，故B错误；卢瑟福通过α粒子散射试验，提出了原子具有核式结构模型，故C错误；依据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放肯定频率的光子，轨道半径减小，依据ke考查了轻核聚变、康普顿效应、核式结构模型、能级等基础学问点，太阳内部进行的是核聚变反应；康普顿效应表明光子不仅具有能量还具有动量；汤姆逊发觉了