2019_2020学年高中物理第三章7粒子物理学简介（选学）练习（含解析）教科版

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1、7　粒子物理学简介(选学)1.(多选)关于人们发现的新粒子,下列说法正确的是(　　)A.每个粒子都有自己的反粒子B.把粒子分为强子、轻子、媒介子,根据的是粒子与各种相互作用的关系C.质子属于强子D.光子属于轻子解析:光子是传递电磁相互作用的媒介子,而不是轻子,电子、中微子属于轻子.轻子都不参与强相互作用,都有自己的反粒子,但并不是所有粒子都有自己的反粒子.质子和中子是最早发现的强子.答案:BC2.(多选)下列所述正确的是(　　)A.原子是组成物质的不可再分的最小微粒B.原子是最大的微粒C.原子由原子核和核外电子构成,质子和中子组成了原子核D.质子、中子本身也是复合

2、粒子,它们也有着自己复杂的结构解析:质子、中子本身也是复合粒子.由此可知,质子、中子不是构成物质的最小微粒.故只有C、D选项正确.答案:CD3.(多选)下列关于夸克的说法正确的是(　　)A.实验已经证实了夸克的存在B.夸克所带的电荷是分数电荷C.实验中人们已经将夸克从强子中打出来了D.夸克所带电荷量是元电荷的整数倍答案:AB4.在正负电子对撞机中,一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子.设正负电子的质量在对撞前均为m,对撞前的动能均为E,光在真空中的传播速度为c,普朗克常量为h,则对撞后转化成的光子的波长等于(　　)A.hcE　　　　　B.hmcC.hc

3、mc2+ED.hc2(mc2+E)解析:由爱因斯坦质能方程和能量守恒定律可得:2mc2+2E=2hcλ,所以λ=hcmc2+E.答案:C5.在一定条件下,让质子获得足够大的速度,当两个质子p以相等的速率对心正碰,将发生下列反应:p+p→p+p+p+p.其中p是p的反质子(反质子与质子质量相等,均为mp,且带一个单位负电荷),则以下关于该反应的说法正确的是(　　)A.反应前后系统总动量皆为0B.反应过程系统能量守恒C.根据爱因斯坦质能方程可知,反应前每个质子的能量最小为2mpc2D.根据爱因斯坦质能方程可知,反应前单个质子的能量可能小于mpc2解析:核反应过程中动量

4、守恒,因此反应前后总动量皆为0;反应过程中系统的能量减少,转化为p和p;由爱因斯坦质能方程可知,反应前每个质子的能量最小为mpc2.答案:A6.(多选)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u或反夸克d)组成的,它们所带电荷量如下表所示,e为元电荷.粒子种类π+π-udud带电荷量+e-e+23e-13e-23e+13e下列说法正确的是(　　)A.π+由u和d组成B.π+由d和u组成C.π-由u和d组成D.π-由d和u组成解析:根据电荷量关系可知,由于π+介子带有+e的电荷量,又由于π+介子是由u夸克和d夸克组成的,根据题意可知

5、π+介子(+e)应由一个u夸克+23e和反d夸克+13e组成.同理π-介子应由d夸克和反u夸克组成.答案:AD7.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P点相切,它们的半径RK-与Rπ-之比为2∶1,如图所示.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∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶6解析:由题意及图示可知K-介子在P点处动量方向向下,衰变后生成的π-介子动量方向向

6、上.由带电粒子在匀强磁场中,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径公式R=mvqB知,在q、B相同的情况下动量和半径成正比,所以

7、pK-

8、∶

9、pπ-

10、=RK-∶Rπ-=2∶1.若选向下的方向为正,则由K-介子衰变过程中动量守恒,得:

11、pK-

12、=-

13、pπ-

14、+

15、pπ0

16、,整理得:

17、pπ-

18、∶

19、pπ0

20、=1∶3.故正确选项为C.答案:C8.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,上夸克带电荷量为23e,下夸克带电荷量为-13e,e为电子所带电荷量的大小,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.试计算质子内相

21、邻两个夸克之间的静电力(库仑力).解析:质子带电荷量为+e,所以它是由两个上夸克和一个下夸克组成的.按题意,三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处,这时上夸克与上夸克之间的静电力应为Fuu=k23e·23el2=49·ke2l2.代入数值,得Fuu=46N,为斥力;上夸克与下夸克之间的静电力为Fud=k13e·23el2=29·ke2l2.代入数值,得Fud=23N,为引力.答案:上夸克间静电力46N,为斥力.上、下夸克间静电力23N,为引力.9.回旋加速器D形盒中央为质子源,D形盒间的交流电压为U=2×104V,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径R=

22、1m,磁场