5.5“基本”粒子-综合练习（Word版含答案）

5.5、“基本”粒子
一、选择题（共15题）
1．在宇宙诞生过程中，产生了如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子，根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是（　　）
A．①②③④⑤⑥ B．③①④②⑤⑥
C．③④①②⑤⑥ D．①③④②⑥⑤
2．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
3．木村星系离地球为一亿光年，下列叙述错误的是（　　）
A．木村星系的光需一亿年才能到达地球
B．在地球所见的为一亿年前的木村星系
C．可推知木村星系可能形成在五千万年前
D．木村星系中最老的恒星年龄应该超过一亿年
4．除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是（ ）
A．氢 B．铁 C．碳 D．钠
5．关于恒星的演化，下列说法中正确的是（ ）
A．星云在引力作用下不断收缩，内部温度升高引发了核反应，中子星就形成了
B．恒星燃料耗尽后外层开始膨胀，变成巨星或超巨星
C．小恒星燃料耗尽后会收缩成密度极大的白矮星
D．超巨星爆炸后外层物质会扩散到太空中成为星云，内部物质形成新的恒星
6．中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是。下列关于x的说法正确的是（ ）
A．x是粒子，具有很强的电离本领
B．x是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的
C．x是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的
D．x是粒子，穿透能力比较弱
7．在赫罗图中，处于主序对角线的恒星，具有的特点是（ ）
A．温度高，亮度大 B．温度高，亮度小
C．温度低，亮度大 D．温度和亮度无关
8．下列说法正确的是（　　）
A．原子是组成物质的最小微粒
B．质子是比原子更小的微粒
C．目前我们可以断定夸克已不能再分
D．粒子的带电荷量不可能比元电荷再小
9．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
10．已知介子、介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。
u d
带电荷量
下列说法正确的是（　　）A．由u和组成 B．由和d组成
C．由u和组成 D．由和d组成
11．K－介子衰变的方程为其中K－介子和π－介子带负的基本电荷，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，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
12．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
13．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子由更小的微粒组成
B．图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
D．图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
14．下列有关核反应的方程中，表述正确的是（　　）
A．是核聚变反应 B．是衰变
C．是核裂变反应 D．是核裂变反应
15．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．
二、填空题
16．星系是由宇宙中的一大群_________、大量_________和_________组成的物质系统，宇宙中的星系估计有_________个以上，银河系以外的星系称为__________________．
17．绝大多数恒星是炽热的巨大的球体，体积差别很大，主要有__________、__________、__________、__________、和__________等，其中对人类影响最大的恒星是__________。
18．星系按外形大致分为____________、____________、____________。
19．恒星演化到了后期，某些恒星在其内部核燃料耗尽时，会发生强烈的爆发，在短短的几天中，亮度陡增千万倍甚至上亿倍，我国《宋史》第五十六卷中对当时观测到的上述现象作了详细记载。2006年5月是我国发现此现象一千周年，为此在杭州召开了有关的国际学术研讨会，天文学上把演化到这一阶段的恒星称为_______________，恒星演变到这一阶段，预示着一颗恒星的终结，此后，它可能成为____________或_____________。
三、综合题
20．2010年3月31日，欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。
问题探究：
(1)什么是反粒子？
(2)请推测反氢原子的结构？
21．若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（反夸克或反夸克）组成的，它们所带电荷量如表所示，表中e为元电荷。
粒子 π+ π- u d
带电荷量 +e -e + - - +
(1)按最简单的组成，π+介子由哪两种粒子组成？
(2)按最简单的组成，π-介子由哪两种粒子组成？
22．2021年4月，福清核电厂5号机组正式授牌，这标志着我国核能发电装机容量突破5000万千瓦。核反应方程是反应堆中发生的许多反应中的一种，、、、分别表示、、和中子的质量，光速为c。
（1）求上述反应中一个U核裂变释放的核能；
（2）若核能转化为电能的效率为50%，假设反应堆中裂变全是上述核反应，已知每次核反应中放出的核能，U核的质量约为，估算目前我国核电站平均每天最多消耗的纯净铀的质量（结果保留两位有效数字）。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
根据宇宙大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒子，然后按强子时代，轻子时代，核合成时代，混合电离气体，中性氢原子的顺序演化，选项C正确。
2．C
【详解】
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。
3．C
【详解】
因为木村星系距离地球是一亿光年，所以，木村星系的光需一亿光年才能到达地球，也是地球所见的为一亿年前的星系，可推知，木村星系中最老的恒星年龄超过一亿年，由此可得，ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
4．A
【详解】
除了氦以外，恒星中最常见的化学元素是氢。
A． 氢与分析相符，故A正确。
B． 铁与分析不符，故B错误。
C． 碳与分析不符，故C错误。
D． 钠与分析不符，故D错误。
5．B
【详解】
A． 星云在引力作用下不断收缩，内部温度升高引发了核反应，恒星就形成了，故A错误。
B． 恒星燃料耗尽后外层开始膨胀，变成巨星或超巨星，故B正确。
C． 小恒星燃料耗尽后会收缩成白矮星，但密度并非极大，白矮星的密度小于中子星，故C错误。
D． 超巨星爆炸后外层物质继续扩散到太空中，成为星云的组成部分，而后这些星云会收缩成为一颗新的恒星，故D错误。
6．B
【详解】
AD． 根据该反应的特点可知，该核反应为重核裂变，x为中子。故AD错误；
BC． 根据物理学史可知，中子是查得威克通过实验最先发现的，故B正确C错误。
故选B。
7．A
【详解】
赫罗图表示的恒星的温度与亮度的关系，主序对角线中恒星的亮度大，表面温度就升高．
A． 温度高，亮度大与分析相符，故A正确。
B． 温度高，亮度小与分析不符，故B错误。
C． 温度低，亮度大与分析不符，故C错误。
D． 温度和亮度无关与分析不符，故D错误。
8．B
【详解】
AB．质子、中子、电子、夸克等都是比原子还小的微粒，选项A错误，选项B正确；
C．目前我们虽然没有发现夸克有内部结构，但不能断定夸克已不能再分，选项C错误；
D．不同夸克带电不同，分别为+e和-，说明夸克带电量比元电荷小，选项D错误。
故选B。
9．D
【详解】
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．
10．D
【详解】
根据各种粒子带电情况，的带电荷量为，故由u和组成；的带电荷量为，故由和d组成。
故选D。
11．C
【详解】
Kˉ介子与π-介子均做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
粒子动量为
P=mv=eBR
则有
PKˉ：Pπ-=2：1
以K-的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
PKˉ=Pπ0-Pπ-
解得：Pπ0=3Pπ-，则π-的动量大小与π0的动量大小之比为1：3；
故选C。
12．C
【详解】
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。
13．ACD
【详解】
A．图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子由夸克组成，故A正确；
B．图乙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故B错误；
C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故C正确；
D．图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故D正确；
故选ACD。
14．AD
【详解】
AB．是轻核聚变反应，A正确，B错误；
C．核裂变是重核在中子轰击下分裂成中等核，并放出大量核能的反应，不是核裂变反应，C错误；
D．是重核裂变反应，D正确。
故选AD。
15．AB
【详解】
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．
16． 恒星 气体 尘埃 1000亿 河外星系
【详解】
一大群恒星、大量气体和尘埃构成星系，宇宙中的星系估计有1000亿个以上，银河系以外的星系统称为河外星系。
17． 超巨星 巨星 中型星 白矮星 中子星 太阳
【详解】
绝大多数恒星是炽热的巨大的球体，体积差别很大，主要有超巨星、巨星、中型星、白矮星、和中子星等，其中对人类影响最大的恒星是太阳。
18． 旋涡星系 椭圆星系 不规则星系
【详解】
星系按外形大致分为旋涡星系、椭圆星系、不规则星系三种。
19． 超新星 中子星 黑洞
【解析】
略
20．(1)见解析；(2) 见解析
【解析】
(1)“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异种电荷；
(2)“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且相等的电荷量，所以反氢原子是核和构成的。
21．(1)π+介子是由夸克u和反夸克组成的；(2)π-介子由夸克d和反夸克组成
【详解】
(1)π+介子带有+e的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，夸克u带和反夸克带合成电荷量为e。
(2)π-介子带有-e的电荷量，是由一个夸克和一个反夸克组成的，夸克d带和反夸克带合成电荷量为-e。
22．（1）；（2）
【详解】
（1）质量亏损
释放的核能
（2）目前每天的核电能量为
则每天消耗的核能为
则每天的核反应的U核个数
每天消耗的纯净铀质量为
答案第1页，共2页