5.5“基本”粒子 学科素养提升练（word版含答案）

5.5“基本”粒子 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．形成目前宇宙的原始火球特征为（　　）
A．温度很高、密度很小，体积很小 B．温度很低、密度很大，体积很小
C．温度很高、密度很大，体积很小 D．温度很低、密度很小，体积不断变动
2．下列关于恒星寿命的说法正确的是（　　）
A．质量大的恒星寿命长 B．质量小的恒星寿命长
C．恒星的寿命与其质量无关 D．无法确定
3．中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破．由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”“人造太阳”采用的核反应方程可能是（　　）
A． B．
C． D．
4．介子方程为，其中介子和介子是带负电的基元电荷，介子不带电。一个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，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径与之比为21，如图所示，介子的轨迹未画出，由此可知介子的动量大小与介子的动量大小之比为 （ ）
A．11 B．12 C．13 D．16
5．现已发现的粒子达400多种。它们大体可被分为哪几种类别（　　）
A．光子、夸克、强子、质子 B．夸克、轻子、强子、电子
C．规范玻色子、希格斯玻色子、轻子、强子 D．质子、中子、电子、光子
6．关于恒星的寿命，下列说法正确的是（ ）
A．恒星的质量越大，寿命就越长 B．恒星的温度越高，寿命就越长
C．恒星的亮度越大，寿命就越长 D．恒星的质量越小，寿命就越长
7．恒星的寿命取决于它的（　　）
A．质量 B．体积 C．温度 D．亮度
8．现在科学家们正在设法探寻“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反。据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数分别为（　　）
A．-4，-2 B．4，-2 C．-4，2 D．4，2
9．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是（　　）
A．核反应方程式为
B．这是一个裂变反应
C．核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m4
D．核反应过程中释放的核能ΔE＝（m1＋m2－m3－m4）c2
10．下列说法正确的是（　　）
A．人类第一次实现原子核的人工核转变是查德威克用粒子轰击铍原子核，产生了碳原子核和一个中子
B．患癌症的病人可以接受钴60的放射治疗，这是利用了细胞分裂越快的组织对射线的耐受力越强的特点
C．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子
D．比结合能越大的原子核，核子的平均质量也越大
11．关于恒星，下列说法中正确的是　　
A．恒星的质量越大寿命就越长 B．太阳是宇宙中最大的恒星
C．恒星最终一定会变成黑洞 D．太阳是离地球最近的恒星
12．关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是（　　）
A．许多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
13．介子衰变方程为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(图中虚线)，π－介子和π0介子运动轨迹可能是下图中的( )
A． B． C． D．
14．2017年10月16日，全球多国科学家同步举行新闻发布会，宣布人类第一次利用激光干涉法直接探测到来自双中子星合并（距地球约1.3亿光年）的引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号，此后2秒，美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴，这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件，标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代，也证实了爱因斯坦100多年前在广义相对论中有关引力波的预言，引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪，宛如石头丢进水里产生的波纹．根据以上信息判断正确的是
A．引力波的传播速度等于光束
B．具有质量的物体能产生引力波
C．干涉是波具有的性质，所以激光也是一种波
D．引力波的传播需要空气作为介质
15．简述恒星的演化过程。
16．查阅资料，了解关于宇宙起源的理论，说说每种理论的内容及科学依据。
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参考答案：
1．C
【解析】
形成目前宇宙的原始火球特征为温度很高、密度很大，体积很小。
故选C。
2．B
【解析】
恒星的寿命跟其质量有关，质量越大的恒星核反应剧烈，寿命越短，质量越小的恒星核反应不够剧烈寿命越长，ACD错误，B正确。
故选B。
3．B
【解析】
“人造太阳”利用类似于太阳的核聚变原理产生能量，与核电站中的核裂变不同，其核聚变方程可能为
ACD错误，B正确。
故选B。
4．C
【解析】
因为，，它们的半径与之比为2:1，所以，介子在P点发生衰变，衰变后介子的运动方向与介子相反，衰变过程根据动量守恒定律有：
解得
所以有
A.介子的动量大小与介子的动量大小之比为11，与分析不一致，故A错误；
B.介子的动量大小与介子的动量大小之比为12，与分析不一致，故B错误；
C.介子的动量大小与介子的动量大小之比为13，与分析相一致，故C正确；
D.介子的动量大小与介子的动量大小之比为16，与分析不一致，故D错误。
故选C.
5．C
【解析】
按照粒子与各种相互作用的关系，大体可以把粒子分为四大类，即强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子，所以选项C正确，ABD错误。
故选C。
6．D
【解析】
恒星质量越大，内部压力越大，核反应越快，质量亏损越快，寿命越短，故恒星的质量越小，寿命就越长。
A． 恒星的质量越大，寿命就越长与分析不符，故A错误。
B． 恒星的温度越高，寿命就越长与分析不符，故B错误。
C． 恒星的亮度越大，寿命就越长与分析不符，故C错误。
D． 恒星的质量越小，寿命就越长与分析相符，故D正确。
7．A
【解析】
恒星的寿命取决于它的质量，质量越大，其内部的压力越大，内部核反应越剧烈，恒星的寿命越短。
故选A。
8．B
【解析】
因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反。所以，反α粒子质量数为4，电荷数为-2。
故选B。
9．D
【解析】
A. 核反应过程中质量数和电荷数守恒，由此可知核反应方程为
故A项与题意不相符；
B. 该反应为聚变反应，故B项与题意不相符；
C. 该反应的中质量亏损为：△m=m1+m2-m3-m4，故C项与题意不相符；
D. 根据质能方程得
故D项与题意相符．
10．C
【解析】
A．卢瑟福用粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素--氧17和一个质子，这是人类第一次实现的原子核的人工转变，选项A错误；
B．用放射治疗癌症，是利用“细胞分裂越快的组织，对射线的耐受能力就越弱”这一特点，选项B错误；
C．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，选项C正确；
D．比结合能越大，原子核越稳定，核子平均质量越小，选项D错误。
故选C。
11．D
【解析】
A、恒星质量越大寿命越短，故A错误；
B、现在的天文学只探索到了宇宙很小的一部分，很多恒星未知，太阳并不是宇宙中最大的恒星，故B错误；
C、恒星最终会变成黑矮星、白矮星、黑洞等，因此，恒星最终并不一定会变成黑洞，故C错误；
D、太阳是离地球最近的恒星，故D正确．
12．ABC
【解析】
A．许多粒子都有自己的反粒子，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，故A正确；
BCD．粒子分为三大类：媒介子、轻子和强子，依据其相互作用的关系，质子和中子属于强子，光子属于媒介子，τ子属于轻子，故BC正确，D错误；
故选ABC。
13．AB
【解析】
由于K－介子带负电荷，由左手定则可知衰变时运动方向向右，衰变后由于π0不带电，必然沿水平方向运动．由于衰变过程动量守恒，若π0水平向右，π－可能向左也可能向右，若π0向左，π－必向右，由左手定则可知，A、B中轨迹是可能的，故AB正确，CD错误．
【点睛】
衰变后动量守恒，运动方向正好相反．同时注意带电粒子的电性，相同的磁场方向、运动方向，而不同的电性，则洛伦兹力的方向也不相同．
14．ABC
【解析】
A．发现引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号，说明引力波的传播速度等于光束，故A正确；
B．引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪，因此具有质量的物体能产生引力波，故B正确；
C．引力波是以光速传播的时空扰动，是横波，故引力波应该有偏振现象，故C正确；
D．天文台探测到引力波，说明引力波可以在真空中传播，故D错误；
故选ABC．
15．见解析
【解析】
恒星可依据其质量分为以下两种演化过程：
一、小质量恒星：
二、大质量恒星：
在演化的过程中，恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期，恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。当恒星的燃料消耗殆尽，就会变成红色巨星或超巨星，就意味着这颗恒星将要“死亡”。在恒星的演化过程中始终伴随着能量的转化和转移。
16．见详解
【解析】
据拉美社8月15日报道，加拿大科学家提出了有关宇宙起源的新理论：认为我们所认识的三维宇宙可能起源于一颗毁灭后变成四维空间的恒星。美国每日星系网站15日发表了这一理论。，当前最流行的“宇宙大爆炸”理论认为，宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的，天文学家和物理学家发现的多个科学现象--例如可观测宇宙的膨胀和原始引力波的存在等，令“宇宙大爆炸”理论得到进一步充实；
然而加拿大佩里米特理论物理研究所的专家认为，这个理论不能解释宇宙大爆炸之前是什么样的，而他们提出的新理论却对此作出了解释，关于宇宙起源的新理论认为四维宇宙的形成过程类似于当前三维宇宙的黑洞视界，专家认为，在我们的世界，所谓黑洞视界就是一个没有物质和能量回归的点。如果任何粒子，包括光子穿过这个点，都无法逃脱重力，那么它最终就会掉落到黑洞物质的中心。
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