第5节 “基本”粒子 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册（21页PPT）

(共21张PPT)
第五章 原子核
第5节 “基本”粒子
图解课标要点
学思用·典例详解
例1-1 某中微子观测站揭示了中微子失踪的原因，即观测到的中微子数目比理论上
的少是因为部分中微子在运动过程中转化为一个 子和一个 子。关于上述研究有
以下说法，正确的是( )
C
A.若发现 子和中微子运动方向一致，则 子运动方向与中微子运动方向一定相反
B.若发现 子和中微子运动方向一致，则 子运动方向与中微子运动方向一定相同
C.若发现 子和中微子运动方向相反，则 子运动方向与中微子运动方向一定相同
D.若发现 子和中微子运动方向相反，则 子运动方向与中微子运动方向一定相反
【解析】中微子转化为一个 子和一个 子的过程中动量守恒，设中微子运动方向
为正方向，有 ,若 子和中微子运动方向一致，则
，由大于0, 大于0可知， 可能大于0，也可能小于0，
即 子运动方向与中微子运动方向可能相同，也可能相反，A、B错误；若 子和中
微子运动方向相反，则 ，由大于0, 小于0可知， 一定
大于0，则 子运动方向与中微子运动方向一定相同，C正确，D错误。
学思用·典例详解
例2-2 [链接教材第128页“拓展学习”](2025·河北衡水期末，多选)按照现代的粒子理
论，可以将粒子分为四大类：规范玻色子、希格斯玻色子、轻子和强子。质子和中
子属于强子，强子是由更基本的粒子——夸克组成的。根据夸克理论知，夸克有6种，
它们分别是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。它们的带电荷
量为或，电荷量 为元电荷。已知一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，
一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成。则下列说法正确的是( )
AB
A.上夸克的电荷量为 B.下夸克的电荷量为
C.上夸克的电荷量为 D.下夸克的电荷量为
【解析】
方法帮 解题课丨关键能力构建
题型 对基本粒子及反物质的认识
例3 推理是研究和学习物理的一种重要方法，正电子、反质子、反中子都是反粒子，
它们跟通常所说的电子、质子、中子相比较，质量相等，电荷量相等、电性相反
（中子和反中子都不带电）。科学家已经发现反氦原子（已知氦原子核中有两个质
子和两个中子）。你推测反氦原子可能( )
D
A.由两个带负电的质子和两个带正电的电子构成
B.由两个带负电的质子、两个电子和两个中子构成
C.由两个质子、两个电子和两个中子构成
D.由两个带负电的质子、两个带正电的电子和两个不带电的中子构成
【解析】组成反氦原子的粒子与组成氦原子的粒子应具有相同的质量，相等的电荷
量，相反的电性，据此分析可知反氦原子可能由两个带负电的质子（反质子）、两
个带正电的电子（正电子）和两个不带电的中子构成，选项D正确。
高考帮 考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考查点 基本粒子的分类、反 粒子概念的应用。 1.了解新粒子的发现过程，感悟实验
在物理学中的重要作用。
2.了解华人科学家在粒子物理领域中
的杰出贡献，增强民族自信心和社会
责任感。
热点及难点 夸克模型及反粒子概 念的理解和应用。 题型及难度 以选择题形式出现， 难度偏易。 高考中地位 较少命题。 考向 考查粒子间的相互作用力做功与势能的关系
例4 (海南高考题)质子和中子是由更基本的粒子即“夸克”组成的。两个强作用电荷相
反（类似于正、负电荷）的夸克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与它们之间的距离 的关系
为：，式中为大于零的常量，负号表示引力。用 表示夸克
间的势能，令，取无穷远处为势能零点。下列 图像中正确的是
( )
B
A. B. C. D.
本题以夸克为背景命题，考查两夸克间的势能随距离变化的关系图像，要求考生能
对所学知识进行迁移应用，体现了高考对科学思维的考查。
【解析】从无穷远处（势能为零）开始到位置，势能恒定为零；从 到
的过程中，恒定引力做正功，势能均匀减小，即势能为负值且越来越小，由引
力做的功等于势能的减少量，得,则位置处 ；
之后势能不变，恒定为 ,故选项B正确。
练习帮 习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间：6分钟
1.（多选）下列说法正确的是( )
ACD
A.目前还未发现媒介子、轻子和夸克这三类粒子的内部结构
B.自然界存在着的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用
C.反粒子和与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象
D.强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子
【解析】媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构，故A正确；能
量守恒定律等对基本粒子也适用，故B错误；反粒子和与其对应的粒子带等量异种电
荷，它们相遇时会发生湮灭现象，故C正确；质子是最早发现的强子，故D正确。
2.关于粒子，下列说法正确的是 ( )
D
A.电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B.强子都是带电的粒子
C.夸克模型是探究三大类粒子结构的理论
D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
【解析】由于质子、中子是由夸克组成的，它们不再是基本粒子，不同的夸克构成
强子，有的强子带电，有的强子不带电，A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理
论，不同夸克带电荷情况不同，分别为或 ，说明电子电荷不再是电荷的最
小单位，C错误，D正确。
3.（多选）在一定条件下，让质子获得足够大的速度，当两个质子 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
( )
ABC
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
【解析】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。
B 综合练丨选考通关
建议时间：15分钟
4.（多选）由中国提供的永磁体阿尔法磁谱仪原理如图所示,它由
航天飞机携带升空,安装在国际空间站中,主要使命是探索宇宙中
的反物质。所谓反物质，即质量与正粒子相等,电荷量与正粒子相
等但电性相反，例如反质子为。假设一束由质子、反质子、
粒子和反 粒子组成的射线，沿进入匀强磁场 ，形成4条径
迹，则( )
AC
A.1、2为反粒子的径迹 B.3、4为反粒子的径迹
C.2为反 粒子的径迹 D.4为反 粒子的径迹
【解析】由题图可知,粒子先在速度选择器中沿 做匀速直线运动（重力忽略不
计）,四种粒子的速度大小相等,方向相同。它们进入同一匀强磁场后受到洛伦兹力作
用而做匀速圆周运动,根据左手定则可知反粒子刚进入磁场 时受到的洛伦兹力方向
向左,故1、2是反粒子的径迹,选项A正确，B错误；根据可知反 粒子的半径
较大,故2为反 粒子的径迹，选项C正确，D错误。
5.介子衰变的方程为，其中介子和 介子是
带负电的基元电荷，介子不带电。如图所示，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 ，衰变后
产生的介子的轨迹为圆弧，两轨迹在 点相切。它们的半
C
A. B. C. D.
【解析】介子与介子均做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 ，
故动量,因而 。根据动量守恒定律，有
,故 ，选项C正确。
径与之比为，介子的轨迹未画出。由此可知的动量大小与 的动量
大小之比为( )
6.已知核反应方程 ，回答下列问题。
（1）若认为质子是静止的，测得正电子动量为,中子动量为，、 方向相同，
则反中微子的动量 是多少？
【答案】
【解析】由动量守恒定律得 。
（2）若质子质量为，中子质量为,电子质量为， 。要实现上述反应，
反中微子的能量至少是多少？（真空中光速为 ）
【答案】
【解析】由能量守恒定律可知，反中微子的能量最小时有, ，
解得 。
C 培优练丨能力提升
建议时间：5分钟
7.太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁辐射的形式向四面八
方辐射出去，其总功率 。
（1）估算一下太阳每秒钟损失的质量。
【答案】
【解析】太阳每秒钟放出的能量 ，由爱因斯坦质能方程
可得
。
（2）设太阳上的核反应都是 这种形式的反应
（ 是中微子，其质量远小于电子的质量，是穿透能力极强的中性粒子）。太阳与
地球间的距离 ，太阳光垂直照射在地球表面上，试估算每秒钟、每
平方米有多少个中微子到达地球表面。
【答案】
【解析】每秒钟发生聚变反应的次数
每秒钟产生的中微子个数。距太阳 的球面面
积
地球表面上每秒钟、每平方米接收到来自太阳的中微子个数
。