5.5“基本”粒子专项测试（Word版含答案）

5.5、“基本”粒子
一、选择题（共16题）
1．关于太阳系中的行星的说法正确的是（）．
A．金星和地球的外壳都是由坚硬的岩石组成的
B．火星和木星的外壳都是由坚硬的岩石组成的
C．水星和金星没有坚硬的外壳，是气态行星
D．天王星有坚硬的外壳，是太阳系中最大的一颗行星
2．晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝关于“红星”和“蓝星”表面的温度，下列说法正确的是（　　）
A．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏红，所以“红星”表面的温度高
B．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏蓝，所以“蓝星”表面的温度高
C．“红星”和“蓝星”表面的温度一样高
D．恒星的表面颜色与其表面温度无关
3．中国“人造太阳”，最高温度能达近 2 亿度，或将造福全世界。它的辐射能量和太阳一样来自于内部的（　　）
A．化学反应 B．裂变反应 C．链式反应 D．热核反应
4．从地球上看月球，总是看到相同的一些月海，这是因为（ ）．
A．地球总是同一面对着月球
B．月球自转周期与地球自转周期相同
C．月球没有自转
D．月球自转周期与月球绕地球公转的周期相同
5．下列说法正确的是（　　）
A．聚变是裂变的逆反应
B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量
C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁
D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子
6．物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
B．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
C．粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
7．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
8．是核反应堆中的主要核燃料之一，U具有放射性，会发生衰变，俘获中子后会发生裂变产生中等质量的原子核，则下列说法正确的是（　　）
A．衰变过程放出能量，裂变过程吸收能量
B．衰变过程吸收能量，裂变过程放出能量
C．衰变过程和裂变过程均放出能量
D．衰变过程和裂变过程均吸收能量
9．一个质子与一个中子结合成一个氘核时释放2.2MeV的能量，两个中子和两个质子结合成一个氦核时，释放28.3MeV的能量．现在把两个中子和两个质子先结合成氘核，再把两个氘核结合成一个氦核，整个过程中释放的能量为( )
A．不知氘核结合成氦核时释放的能量，无法判断
B．29.3MeV
C．26.1MeV
D．28.3MeV
10．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
11．关于宇宙，下列说法中正确的是（　　）
A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年
B．恒星的寿命取决于亮度
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应
D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上
12．原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（　　）
A．裂变过程存在质量亏损，但不一定释放能量
B．U裂变成两个中等质量的原子核，产物可能是Xe和Sr
C．U容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行
13．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
14．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：，其中是反质子（反质子与质子质量相等，均为，且带一个单位负电荷），则下列关于该反应的说法正确的是（ ）
A．反应前后系统的总动量均为零
B．反应过程中系统的能量守恒
C．根据爱因斯坦质能方程可知，反应前每个质子的能量至少为
D．根据爱因斯坦质能方程可知，反应后单个质子的能量可能小于
15．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为和．下列表述正确的有（　　）
A．是中子 B．的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应
16．下列说法正确的是（　　）
A．聚变是裂变的逆反应
B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量
C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁
D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子
二、填空题
17．亚里士多德提供了许多根据观察得到的令人信服的理由，证明人类赖以生存的大地是一个球体．试举出除天文观察以外的两个理由：
（1）_________________；
（2）________________．
18．恒星的颜色与______有关；恒星的亮度取决于它的体积、温度以及离地球的距离。恒星的相对亮度通常用___________来描述。
19．阅读下列材料，回答问题。
太阳的一生
天文学家认为星际介质在某些条件下会形成恒星，然后进入称为主序星的稳定期。太阳目前正处子主序星演化阶段，它主要由正、负电子和质子，氮原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，其反应是四个质子聚变为一个氦原子核和两个正电子并释放出大量的能量，这些释放出的核能最后转化为辐射能，并同时以每秒向外抛出大量物质，最终塌陷为密度很大的白矮星。
(1)地球只接受了太阳辐射能的二十二亿分之一，就使地面温暖，万物生长。地球接受的辐射来自太阳中的核____________反应。
(2)太阳内部进行的核反应是______________，并释放出能量。
(3)请将太阳演化过程中经历的几个阶段补充完整：
星际介质—→____________—→主序星—→红巨星—→____________。
(4)太阳从现在演化到最终，经历的几个阶段相比，其密度的变化情况大致是______________________。
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？
21．2021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）。
22．古希腊某地理学家通过长期观察，发现某日正午时刻，在北半球A城阳光与重垂方向成7.5°角射入，而在A城正南方，与A城地面距离为的B城，阳光恰好沿重垂方向射入，如图所示，射到地球的太阳光可视为平行光，据此他估算出了地球的半径，试写出估算地球半径的表达式．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
太阳系的八大行星中，木星是气体星球，且是太阳系中最大的行星，其余都是由坚硬的岩石组成的，故A正确，BCD错误；
故选A。
2．B
【详解】
恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。
故选B。
3．D
【详解】
“人造太阳”的辐射能量和太阳一样来自于内部的核聚变反应，即热核反应，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
月球自转周期与月球绕地球公转的周期相同，故地球上只能看到月球的一面，故D正确，ABC错误；
故选D。
5．C
【详解】
A．聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错误；
B．实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B错误；
C．实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；
D．质子是最早发现的强子，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．卢瑟福的粒子散射实使人们认识到原子的核式结构，A错误；
B．贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部是有结构的，B正确；
C．密立根用油滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续，它只能是元电荷e的整数倍，即粒子的电荷是量子化的，C错误；
D．轨道量子化是波尔在卢瑟福模型的基础上加以改进而提出的，D错误。
故选B。
7．A
【详解】
宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由的光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子结合成氘核，并形成氦核的核时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A正确，B、C、D的产生都在A之后，故B、C、D错．
8．C
【详解】
由于衰变过程和裂变过程均有质量亏损，因此均放出能量，故C项正确，ABD错误。
故选C。
9．D
【详解】
根据题意可知，两个中子和两个质子结合成一个氦核时，释放28.3MeV的能量；当把两个中子和两个质子先结合成氘核，再把两个氘核结合成一个氦核，整个过程中释放的能量，即为两个中子和两个质子结合成一个氦核时，释放28.3MeV的能量，故D正确，ABC错误．
10．D
【详解】
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。
11．D
【详解】
A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星处于死亡期了，A错误；
B．恒星的寿命取决于质量，B错误；
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生核反应，C错误；
D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．裂变过程存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，一定释放能量。故A错误；
B．U裂变成两个中等质量的原子核的裂变反应有许多种，产物有可能是Xe和Sr，故B正确；
C．U容易俘获慢中子而发生裂变释放核能，故C错误；
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越容易进行，故D错误。
故选B。
13．C
【详解】
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.
14．ABC
【详解】
反应过程中动量守恒，能量守恒，反应后总能量至少为，所以反应前每个质子的能量至少为，反应后单个质子的能量至少为故选项A、B、C正确，D错误，故选ABC。
15．AD
【详解】
A．根据核反应方程
的质量数
电荷数
所以是中子，A正确；
B．根据核反应方程
是中子，所以的质量数
电荷数
所以的质子数是3，中子数是3，B错误；
C．两个核反应都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损，C错误；
D．氘和氚的核反应是核聚变反应，D正确。
故选AD。
16．BC
【详解】
A．聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错误；
B．实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B正确；
C．实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；
D．质子是最早发现的强子，故D错误；
故选BC。
17． 船只出海时渐渐没入地平线 向南旅行和向北旅行时所见的星空是不同的
【详解】
能说明地球为球状的现象有很多，比如船只出海时渐渐没入地平线、朝同一方向不停运动又可以回到出发位置、向南旅行和向北旅行时所见的星空是不同的等。
18． 表面温度 星等
【详解】
恒星的颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。
恒星的相对亮度通常用星等来描述。
19． 聚变 恒星 白矮星 先变小后变大
【详解】
(1)地球接收的辐射主要来自太阳中的核聚变反应。
(2)太阳内部进行的核反应是
即四个质子聚变成一氦原子核和两个正电子，并释放出大量的能量。
(3)根据材料论述可知太阳演化过程中经历的几个阶段是：
星际介质→恒星→主序星→红巨星→白矮星。
(4)太阳从现在演化到最终，经历的几个阶段相比，其密度的变化情况大致是先变小后变大，最后塌陷为密度很大的白矮星。
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）；（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
22．
【详解】
如图所示，由题意可知
故A、B距离可表示为
故地球半径为
答案第1页，共2页