高中物理 第四章 从原子核到夸克 4.4 粒子物理与宇宙的起源课后训练 沪科版选修3-5

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1、粒子物理与宇宙的起源1．“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），并且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。一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子。下面的说法中正确的是（　　）。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．子核的动量与中微子的动量相同D．子核的动能大于中微子的动能2．目前普遍认为，质子和中子

2、都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成的。u夸克带电荷量为，d夸克的带电荷量为，e为元电荷量，下列论断可能正确的是（　　）。A．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1个u夸克和1个d夸克组成3．近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹

3、的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半个小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自己研究的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务。问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用（　　）。A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能很容易地绕过阻碍物到达目的地4．两个同位素原子符号分别为和，那么正确的是（　　）。A．M＝N　　　　　　　B．A＝BC．M－A＝N－BD．M－N＝A－B5．质子和中子是由更基本的粒子“夸克”组成的，两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克

4、在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）。作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：，式中F0为大于零的常量，负号表示引力。用U表示夸克间的势能，令U0＝F0（r2－r1），取无穷远为势能零点。下列Ur图示中正确的是（　　）。6．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，下夸克带电为，e为电子的带电荷量的大小，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＝1.5×10－15m

5、，试计算两相邻夸克之间的静电力。7．现在，科学家们正在设法寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同质量和相同的电荷量，但电荷的电性相反。据此，若有反α粒子，则它的质量数为__________，电荷数为__________。8．科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的。当γ射线爆发时，在数秒钟内产生的能量相当于太阳在过去100亿年所发生的能量的总和。科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟。经模拟发现γ射线爆发时起源于一个垂死的星球的“塌缩”过程，只有星球“塌缩”时，才可

6、以发出这么巨大的能量。已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒时间，由此来估算在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量。（万有引力常数G＝6.67×10－11N·m2/kg2,1年时间约为3.15×107s）参考答案1．答案：AB2．答案：B解析：质子带电荷量为，中子带电荷量为。3．答案：AC解析：γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很高，甚至可以穿透几厘米的铅板，但它的电离作用很小。γ刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能杀死肿瘤细胞，综上所述，本题正确选项为

7、A、C。4．答案：B解析：由于放射性同位素是一种物质，它们的质子数相同，但中子数不同，因此A＝B，M≠N，而M－A，N－B应为中子数；而M－N为核子数差，由于质子数相同，其差为中子数之差，由此可知B正确，A、C、D错误。5．答案：B6．答案：两上夸克间静电斥力为45.5N　上夸克与下夸克间引力为22.8N解析：由库仑定律知两个上夸克之间的静电力为≈45.5N，是斥力。同理可得一个上夸克和一个下夸克间的库仑力是引力，F′＝22.8N。7．答案：4　－28．答案：1.8×1047J解析：r＝ct＝3×108×500m＝1.5×1011m

8、，地球做匀速圆周运动，万有引力为向心力：，太阳的质量为＝2.0×1030kg，γ射线爆发所发出的能量：E＝Mc2＝2.0×1030×（3×108）2J＝1.8×1047J。