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高中物理人教版选择性必修三教案
第五章 原子核
第5.5节 基本粒子
学习目标
初步了解粒子物理学的基础知识及粒子的分类。
感悟人类对物质结构的认识是不断深入的,通过对这些微观世界相关内容的学习形成相对完整、科学的物质观念。
课前导学
基础知识导学
发现新粒子
1．人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，把它们叫作“基本粒子”．
2．随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成，并发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构．
二、发现新粒子
1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子，后来发现了超子等．
发现时间 1932年 1937年 1947年 20世纪60年代后
新粒子 反粒子 μ子 K介子与π介子 超子
基本特点 质量、寿命、自旋等物理性质与对应粒子相同，而电荷等其他性质相反 比质子的质量小 质量介于电子与质子之间 质量比质子大
粒子的分类
1．强子：是参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用的粒子．质子和中子都是强子．
2．轻子：不参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用．电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子．
3．规范玻色子：是传递各种相互作用的粒子，如光子，中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子．
4．希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发．
分类 参与的相互作用 发现的粒子 备注
强子 参与强相互作用 质子、中子等 强子有内部结构，由“夸克”构成
轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子 未发现内部结构
规范玻色子 传递各种相互作用 光子、中间玻色子、胶子等 光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用
希格斯玻色子 是希格斯场的量子激发
夸克与粒子物理标准模型
1．夸克、夸克模型：1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克．
2．粒子物理标准模型是一整套关于粒子的理论．其中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子．
3．夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)．
4．夸克所带电荷：夸克所带的电荷是元电荷的＋或－.例如，上夸克带的电荷量为＋，下夸克带的电荷量为－.
5．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
知识点探究
知识点 “基本”粒子和发现新粒子 粒子的分类和夸克模型
1.“基本”粒子不基本
“基本粒子”:许多人认为光子、电子、质子、中子是组成物质的不可再分的最基础的粒子,并把它们叫作“基本粒子”。随着科学的进一步发展,一方面,科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子,它们并不能看作由质子、中子、电子组成的;另一方面,科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。所以,从20世纪后半期起,就将“基本”二字去掉,统称为粒子。
2.发现新粒子
(1)从20世纪30年代以来,人们通过对宇宙线的研究和加速器、对撞机的开发及应用,发现了更多的粒子。现已发现的粒子达400多种。
(2)反粒子
实验中发现,存在着这样一类粒子,它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同,而电荷等其他性质相反,这些粒子叫作反粒子。
3.粒子的分类
分类 参与的相互作用 发现的粒子 备注
强子 参与强相互作用 质子、中子、介子、超子 强子有内部结构,由夸克构成
轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子 未发现内部结构
规范玻色子 传递各种相互作用 光子、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子 光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱相互作用、强相互作用
希格斯玻色子 — — 希格斯玻色子是这几种基本粒子中最后一个被发现的
4.夸克与粒子物理标准模型
(1)夸克、夸克模型:1964年,美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型,认为强子由更基本的成分组成,这种成分叫作夸克。
(2)夸克的种类:上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。
(3)意义:电子电荷不再是电荷的最小单元,即存在分数电荷。
(4)粒子物理标准模型是一整套关于粒子的理论。其中,夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子。
例1 以下说法正确的是( )
A.最早发现的轻子是电子,最早发现的强子是中子
B.质子、中子、介子和超子都属于强子
C.现代实验发现强子、轻子都有内部结构
D.τ子质量比核子质量大,τ子不属于轻子
例2 (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(反夸克或反夸克)组成的,它们的带电荷量如表所示,表中e为元电荷。
粒子 π+ π- u d
带电荷量 +e -e + - - +
下列说法正确的是( )
A.π+由u和组成 B.π+由d和组成
C.π-由u和组成 D.π-由d和组成
训练 (多选)质子和中子属于强子,强子是由更基本的粒子——夸克组成。根据夸克理论,夸克有6种,它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。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( )
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+
随堂对点自测
1.(粒子及其分类)(多选)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.粒子大体可被分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别
C.质子属于强子
D.光子属于轻子
2.(粒子及其分类)(多选)下列说法正确的是( )
A.目前还未发现轻子的内部结构
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,对粒子不适用
C.反粒子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
3.(综合应用)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子,使其内部的一个质子变为中子,并放出一个中微子,从而变成一个新核(称为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量,且不带电,很难被探测到,人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”,衰变为子核并放出中微子,下列说法正确的是( )
A.母核的质量数小于子核的质量数
B.母核的电荷数大于子核的电荷数
C.子核的动量与中微子的动量相同
D.子核的动能大于中微子的动能
4.(夸克模型)(多选)下列关于夸克模型的说法正确的是( )
A.强子是由更基本的夸克组成的
B.夸克的电荷量分别为元电荷的+或-
C.每种夸克都有对应的反夸克
D.夸克能以自由的状态单个出现
5.(综合应用)K-介子衰变的方程为K-→π-+π0,其中K-介子和π-介子是带负电的基元电荷,π0介子不带电。如图所示,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。它们的半径与之比为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
课后巩固训练
1.2021年4月13日，日本政府宣布决定将福岛第一核电站核污水排入大海，这一消息在国内外引起强烈抗议，为维护国际公共利益和中国人民健康安全，我国已通过外交渠道向日方表明严重关切，要求日方切实以负责任的态度审慎对待福岛核电站核废水处置问题。以下关于核能发电的说法正确的是( )
A.核能发电利用的是轻核聚变释放出来的核能
B.核裂变过程满足电荷数守恒和质量数守恒
C.核裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
D.裂变物质的体积小于临界体积时才能发生链式反应
2.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为，，方程中表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是( )
原子核
质量/u 1.0078 3.0150 4.0026 12.0000 13.005 15.0001
A.X是 B.X是 C.X是 D.X是
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.太阳辐射能量主要来自太阳内部的( )
A.化学反应 B.放射性衰变 C.裂变反应 D.热核反应
5.正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电荷量大小相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。1997年，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。你推测反氢原子的结构是( )
A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成
B.由一个带负电荷的反质子和一个不带电荷的中子构成
C.由一个不带电荷的中子和一个带负电荷的电子构成
D.由一个带负电荷的反质子与一个带正电荷的正电子构成
6.氚核发生β衰变除了产生β粒子和新核外，还会产生质量数和电荷数都是0的反中微子。若一个静止的氘核在云室中发生β衰变后，产生的反中微子和β粒子的运动方向在同一条直线上，设反中微子的动量为，β粒子动量为，则( )
A.上述核反应方程为
B.β粒子在云室中穿过会留下清晰的路径，此体现了粒子的波动性
C.氚核内部某个中子转变为质子时，会向外发射β粒子
D.新核的动量为
7.介子衰变的方程为，其中介子和介子带负的基元电荷，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，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧，两轨迹在P点相切，如图所示，它们的半径与之比为2:1。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( )
A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.1:6
8.中子内有一个电荷量为的上夸克和两个电荷量为的下夸克。一简单的模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图所示。在图给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是( )
A. B. C. D.
9.和是重要的聚变核燃料，和聚变的核反应方程为与Y核反应又可获得，即，则下列说法正确的是( )
A.X是电子
B.Y的核电荷数为4
C.中的17.6 MeV是的结合能
D.中平均每个核子释放的能量为0.7 MeV
10.关于重核的裂变，下列说法正确的是( )
A.核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B.重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
C.铀核自发放出α粒子、β粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量
D.重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损
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高中物理人教版选择性必修三教案
第五章 原子核
第5.5节 基本粒子
学习目标
初步了解粒子物理学的基础知识及粒子的分类。
感悟人类对物质结构的认识是不断深入的,通过对这些微观世界相关内容的学习形成相对完整、科学的物质观念。
课前导学
基础知识导学
发现新粒子
1．人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，把它们叫作“基本粒子”．
2．随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成，并发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构．
二、发现新粒子
1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子，后来发现了超子等．
发现时间 1932年 1937年 1947年 20世纪60年代后
新粒子 反粒子 μ子 K介子与π介子 超子
基本特点 质量、寿命、自旋等物理性质与对应粒子相同，而电荷等其他性质相反 比质子的质量小 质量介于电子与质子之间 质量比质子大
粒子的分类
1．强子：是参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用的粒子．质子和中子都是强子．
2．轻子：不参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用．电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子．
3．规范玻色子：是传递各种相互作用的粒子，如光子，中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子．
4．希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发．
分类 参与的相互作用 发现的粒子 备注
强子 参与强相互作用 质子、中子等 强子有内部结构，由“夸克”构成
轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子 未发现内部结构
规范玻色子 传递各种相互作用 光子、中间玻色子、胶子等 光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用
希格斯玻色子 是希格斯场的量子激发
夸克与粒子物理标准模型
1．夸克、夸克模型：1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克．
2．粒子物理标准模型是一整套关于粒子的理论．其中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子．
3．夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)．
4．夸克所带电荷：夸克所带的电荷是元电荷的＋或－.例如，上夸克带的电荷量为＋，下夸克带的电荷量为－.
5．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
知识点探究
知识点 “基本”粒子和发现新粒子 粒子的分类和夸克模型
1.“基本”粒子不基本
“基本粒子”:许多人认为光子、电子、质子、中子是组成物质的不可再分的最基础的粒子,并把它们叫作“基本粒子”。随着科学的进一步发展,一方面,科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子,它们并不能看作由质子、中子、电子组成的;另一方面,科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。所以,从20世纪后半期起,就将“基本”二字去掉,统称为粒子。
2.发现新粒子
(1)从20世纪30年代以来,人们通过对宇宙线的研究和加速器、对撞机的开发及应用,发现了更多的粒子。现已发现的粒子达400多种。
(2)反粒子
实验中发现,存在着这样一类粒子,它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同,而电荷等其他性质相反,这些粒子叫作反粒子。
3.粒子的分类
分类 参与的相互作用 发现的粒子 备注
强子 参与强相互作用 质子、中子、介子、超子 强子有内部结构,由夸克构成
轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子 未发现内部结构
规范玻色子 传递各种相互作用 光子、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子 光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱相互作用、强相互作用
希格斯玻色子 — — 希格斯玻色子是这几种基本粒子中最后一个被发现的
4.夸克与粒子物理标准模型
(1)夸克、夸克模型:1964年,美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型,认为强子由更基本的成分组成,这种成分叫作夸克。
(2)夸克的种类:上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。
(3)意义:电子电荷不再是电荷的最小单元,即存在分数电荷。
(4)粒子物理标准模型是一整套关于粒子的理论。其中,夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子。
例1 以下说法正确的是( )
A.最早发现的轻子是电子,最早发现的强子是中子
B.质子、中子、介子和超子都属于强子
C.现代实验发现强子、轻子都有内部结构
D.τ子质量比核子质量大,τ子不属于轻子
答案 B
解析 最早发现的强子是质子,最早发现的轻子是电子,A错误;强子有内部结构,由夸克组成,现代实验还没有发现轻子的内部结构,C错误;质子、中子、介子、超子都属于强子,τ子质量比核子质量大,但仍属于轻子,D错误,B正确。
例2 (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(反夸克或反夸克)组成的,它们的带电荷量如表所示,表中e为元电荷。
粒子 π+ π- u d
带电荷量 +e -e + - - +
下列说法正确的是( )
A.π+由u和组成 B.π+由d和组成
C.π-由u和组成 D.π-由d和组成
答案 AD
解析 因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,则夸克u带+e和反夸克带+e合成电荷量为+e,那么π+介子是由夸克u和反夸克组成的,故A正确,B错误;同理,π-介子由夸克d和反夸克组成,故C错误,D正确。
训练 (多选)质子和中子属于强子,强子是由更基本的粒子——夸克组成。根据夸克理论,夸克有6种,它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。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( )
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+
答案 AB
解析 根据质子带电荷量为+e和中子不带电,设上、下夸克的电荷量分别为q1、q2,则有2q1+q2=+e,q1+2q2=0,解得q1=+e,q2=-,故A、B正确。
随堂对点自测
1.(粒子及其分类)(多选)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.粒子大体可被分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别
C.质子属于强子
D.光子属于轻子
答案 ABC
解析 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荷量,但电荷的符号相反,故A正确;粒子大体可分为强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别,质子和中子属于强子,光子属于规范玻色子,故B、C正确,D错误。
2.(粒子及其分类)(多选)下列说法正确的是( )
A.目前还未发现轻子的内部结构
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,对粒子不适用
C.反粒子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
答案 ACD
解析 现代实验中还没有发现轻子的内部结构,故A正确;能量守恒定律等对粒子也适用,故B错误;反粒子与其相应的粒子带等量异种电荷,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。
3.(综合应用)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子,使其内部的一个质子变为中子,并放出一个中微子,从而变成一个新核(称为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量,且不带电,很难被探测到,人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”,衰变为子核并放出中微子,下列说法正确的是( )
A.母核的质量数小于子核的质量数
B.母核的电荷数大于子核的电荷数
C.子核的动量与中微子的动量相同
D.子核的动能大于中微子的动能
答案 B
解析 原子核(称为母核)俘获一个核外电子,使其内部的一个质子变为中子,并放出一个中微子,从而变成一个新核(称为子核)的过程中,电荷数少1,质量数不变,故A错误,B正确;原子核(称为母核)俘获电子的过程中动量守恒,初状态系统的总动量为0,则子核的动量和中微子的动量大小相等,方向相反,故C错误;子核的动量大小和中微子的动量大小相等,由于中微子的质量很小,根据Ek=知,中微子的动能大于子核的动能,故D错误。
4.(夸克模型)(多选)下列关于夸克模型的说法正确的是( )
A.强子是由更基本的夸克组成的
B.夸克的电荷量分别为元电荷的+或-
C.每种夸克都有对应的反夸克
D.夸克能以自由的状态单个出现
答案 ABC
解析 强子是由更基本的夸克组成的,A正确;夸克的电荷量分别为元电荷的+或-,B正确;每种夸克都有对应的反夸克,C正确;夸克不能以自由的状态单个出现,D错误。
5.(综合应用)K-介子衰变的方程为K-→π-+π0,其中K-介子和π-介子是带负电的基元电荷,π0介子不带电。如图所示,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。它们的半径与之比为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
答案 C
解析 K-介子与π-介子均做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,有evB=m,故动量p=mv=eBR,因而∶=2∶1。根据动量守恒定律,有=-,故=3,选项C正确。
课后巩固训练
1.2021年4月13日，日本政府宣布决定将福岛第一核电站核污水排入大海，这一消息在国内外引起强烈抗议，为维护国际公共利益和中国人民健康安全，我国已通过外交渠道向日方表明严重关切，要求日方切实以负责任的态度审慎对待福岛核电站核废水处置问题。以下关于核能发电的说法正确的是( )
A.核能发电利用的是轻核聚变释放出来的核能
B.核裂变过程满足电荷数守恒和质量数守恒
C.核裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
D.裂变物质的体积小于临界体积时才能发生链式反应
1.答案：B
解析：核能发电利用的是重核裂变释放出来的核能，故A错误；核反应过程都满足电荷数守恒和质量数守恒，故B正确；核裂变产生的新核更稳定，比结合能更大，故C错误；裂变物质的体积大于临界体积时才能发生链式反应，故D错误。
2.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为，，方程中表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是( )
原子核
质量/u 1.0078 3.0150 4.0026 12.0000 13.005 15.0001
A.X是 B.X是 C.X是 D.X是
2.答案：B
解析：第一个核反应的质量亏损为，对第二个核反应方程，根据电荷数守恒和质量数守恒可知X的电荷数为2、质量数为4，故X为，第二个核反应的质量亏损为，根据爱因斯坦质能方程可知，则，故B正确.
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
3.答案：D
解析：太阳释放的热量来自于太阳内部的核聚变，太阳就是个巨大的热核反应堆，故D正确，ABC错误。
4.太阳辐射能量主要来自太阳内部的( )
A.化学反应 B.放射性衰变 C.裂变反应 D.热核反应
4.答案：D
解析：太阳的能量来自于内部的核聚变,产生很高的能量,又称为热核反应.故D正确,A、B、C错误.故选D.
5.正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电荷量大小相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。1997年，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。你推测反氢原子的结构是( )
A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成
B.由一个带负电荷的反质子和一个不带电荷的中子构成
C.由一个不带电荷的中子和一个带负电荷的电子构成
D.由一个带负电荷的反质子与一个带正电荷的正电子构成
5.答案：D
解析：氢原子由质子和电子组成，它们的反粒子分别是带负电荷的反质子和一个带正电荷的正电子，故D正确，ABC错误。
故选D。
6.氚核发生β衰变除了产生β粒子和新核外，还会产生质量数和电荷数都是0的反中微子。若一个静止的氘核在云室中发生β衰变后，产生的反中微子和β粒子的运动方向在同一条直线上，设反中微子的动量为，β粒子动量为，则( )
A.上述核反应方程为
B.β粒子在云室中穿过会留下清晰的路径，此体现了粒子的波动性
C.氚核内部某个中子转变为质子时，会向外发射β粒子
D.新核的动量为
6.答案：C
解析：氚核在云室中发生β衰变，没有中子参与，故核反应方程为，故A错误；β粒子在云室中穿过会留下清晰的路径，此体现了粒子的粒子性，故B错误；氚核内部某个中子转变为质子时，会发射电子，即β粒子，故C正确；衰变过程动量守恒，则，则，故D错误。
7.介子衰变的方程为，其中介子和介子带负的基元电荷，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，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧，两轨迹在P点相切，如图所示，它们的半径与之比为2:1。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( )
A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.1:6
7.答案：C
解析：由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知，轨迹半径，所以，即，又由动量守恒定律，得，所以。
8.中子内有一个电荷量为的上夸克和两个电荷量为的下夸克。一简单的模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图所示。在图给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是( )
A. B. C. D.
8.答案：B
解析：两个下夸克对一个上夸克的作用力都为引力，且大小相等，合力方向竖直向下，左边的下夸克受引力和水平向左的斥力，因为，所以合力方向竖直向上，同理可确定右边的下夸克所受库仑力方向也是竖直向上，故B正确。
9.和是重要的聚变核燃料，和聚变的核反应方程为与Y核反应又可获得，即，则下列说法正确的是( )
A.X是电子
B.Y的核电荷数为4
C.中的17.6 MeV是的结合能
D.中平均每个核子释放的能量为0.7 MeV
9.答案：D
解析：根据核反应中质量数、电荷数守恒可知，X是中子，A项错误；根据核反应中质量数、电荷数守恒可知，Y的核电荷数为3，B项错误；核子结合成原子核释放的能量才是结合能，C项错误；中平均每个核子释放的能量为，D项正确。
10.关于重核的裂变，下列说法正确的是( )
A.核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B.重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
C.铀核自发放出α粒子、β粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量
D.重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损
10.答案：D
解析：比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子时每个核子平均吸收的能量。重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，可见由重核裂变成中等质量的核要放出能量，有质量亏损，选项D正确；铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不等于俘获中子时得到的能量，选项A错误；核裂变过程遵循质量数、电荷数守恒，选项B错误；核电站利用的是核裂变释放的能量，选项C错误。
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