高中物理人教版选修3-5第十九章第8节粒子和宇宙同步练习

更新时间：2021-05-20 浏览次数：80 类型：同步测试

一、选择题

1. 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

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2. 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

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3. 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

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4. 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

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5. 如图所示，中子内有一个电荷量为＋ $\text{[math]}$ e的上夸克和两个电荷量为－ $\text{[math]}$ 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（）

A . B . C . D .

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6. 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 $\text{[math]}$ e,d夸克带的电荷量为 $\text{[math]}$ 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

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7. 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

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8. 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

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二、填空题

9. 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 $\text{[math]}$ 或反夸克 $\text{[math]}$ ）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
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
带电荷量
＋e
－e
＋ $\text{[math]}$
－ $\text{[math]}$
－ $\text{[math]}$
＋ $\text{[math]}$
由此可知π^＋由和组成，π^－由和组成．

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三、计算题

10. 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. （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. （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?
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11. 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 $\text{[math]}$ e，下夸克带电为－ $\text{[math]}$ 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）．

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12. 如下一系列核反应是在恒星内部发生的。
p＋ $\text{[math]}$ ―→ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ―→ $\text{[math]}$ ＋e^＋＋ν
p＋ $\text{[math]}$ ―→ $\text{[math]}$ p＋ $\text{[math]}$ ―→ $\text{[math]}$
$\text{[math]}$ ―→ $\text{[math]}$ ＋e^＋＋ν P＋ $\text{[math]}$ ―→ $\text{[math]}$ ＋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。

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