2019-2020学年粤教版选修3-5 4.7小粒子与大宇宙 达标作业（解析版)

4.7小粒子与大宇宙
达标作业（解析版)
1．正电子是电子的反粒子,它跟普通电子的电量相等,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年初和年底,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与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成
D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
2．真空中一个光子与自由电子碰撞后, 使自由电子的速率增加, 而光子沿着另一方向散射出去. 在此过程中, 光子的
A．速率不变
B．能量不变
C．频率不变
D．波长不变
3．在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即中微子+→+，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是（ ）
A．0和0 B．0和1 C．1和 0 D．1和1
4．关于粒子，下列说法正确的是（ ）
A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子
B．强子都是带电粒子
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
5．关于太阳，下列说法正确的是（ ）
A．是银河系的一个组成部分
B．是银河系中唯一发光的恒星
C．是一颗能发光、发热的液态星球
D．辐射能量主要来自于太阳内部的化学反应
6．如图所示，a是静止在地球赤道地面上的一个物体，b是与赤道共面的地球卫星，c是地球同步卫星，对于a物体和b、c两颗卫星的运动情况，下列说法中正确的是（　　）
A．a物体运动的线速度小于c卫星运动的线速度
B．b卫星运动受到的万有引力一定大于c卫星受到的万有引力
C．a物体运动的周期小于b卫星运动的周期
D．b卫星减速后可进入c卫星轨道
7．天文学家发现一个由A，B两颗星球组成的双星系统，观测到双星A，B间的距离为l，A 星的运动周期为T，已知万有引力常量为G，则可求出（　　）
A．A星的密度 B．A星的轨道半径
C．A星的质量 D．A星和B星的总质量
8．卫星绕某一行星的运动轨道可近似看成是圆轨道，观察发现每经过时间t，卫星运动所通过的弧长为L，该弧长对应的圆心角为θ弧度，如图所示．已知万有引力常量为G，由此可计算出该行星的质量为(　　)
A．M＝ B．M＝ C． D．
9．关于粒子的分类，目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的（ ）
A．媒介子、夸克、强子
B．夸克、轻子、强子
C．媒介子、轻子、强子
D．质子、中子、电子
10．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，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。

π+
π—
u
d


带电量
+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
11．如下一系列核反应是在恒星内部发生的。
p＋―→ ―→＋e＋＋ν
p＋―→ p＋―→
―→＋e＋＋ν P＋―→＋α
其中p为质子，α为α粒子，e＋为正电子，ν为中微子，已知质子的质量为mp＝1.672 648×10－27kg，α粒子的质量为mα＝6.644 929×10－27kg, 正电子的质量为me＝9.11×10－31kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c＝3.00×108m/s，试计算该系列核反应完成后释放的能量。
12．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
＋
－
－
＋
由此可知π＋由________和________组成，π－由________和________组成．
参考答案
1．B
【解析】反氢原子的结构应该是反质子与反电子组成,即一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成。
2．A
【解析】A、碰撞前、后的光子速度不变，以光速运动，故A正确；
B、光子与电子碰撞后，电子能量增加，故光子能量减小，故B错误；
C、光子能量减小,根据，光子的频率减小，故C错误
D、当光子与自由电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则光子动量减小，根据?，知波长增大，故D错误；
综上所述本题答案是：A
3．A
【解析】根据质量数守恒、电荷数守恒，知中微子的质量数和电荷数为0和0．故A正确，BCD错误．故选A．
4．D
【解析】
【详解】
由于中子、质子是由不同的夸克组成的，它们不再是基本粒子，夸克模型是探究强子结构的理论，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的不带电，不同夸克带电不同，可能为或，说明电子电荷不再是电荷的最小单位.
A. 电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子，与结论不相符，选项A错误；
B. 强子都是带电粒子，与结论不相符，选项B错误；
C. 夸克模型是探究三大类粒子结构的理论，与结论不相符，选项C错误；
D. 夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位，与结论相符，选项D正确；
5．A
【解析】A、太阳是银河系的一个组成部分，故A正确；
B、银河系中发光的恒星很多，故B错误；
C、太阳是一颗能发光、发热的星球，但不是液态，故C错误；
D、太阳内部的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故D错误；
故选A。
【点睛】本题解题关键掌握太阳系和太阳的概况。
6．A
【解析】（1）a物体和c星比较，它们的角速度都与地球自转角速度相同，根据，半径大的线速度大，故a的线速度小于c的线速度，A正确；
（2）根据万有引力公式，，由于b星和c星质量关系不清楚，所以吧星受到的万有引力不一定大于c星的万有引力，B错误；
（3）卫星c为同步卫星，周期与a物体的周期相等，根据万有引力提供向心力：，，b星轨道半径小于c星，故b星周期小与c星，即b星周期小与a物体，C错误；
（4）b星减速后要做近心运动，所以不可能进入c卫星运行的轨道，D错误。
故本题选A
【点晴】（1）根据线速度和角速度的关系，可以比较a物体和c星的线速度大小；
（2）质量关系不明，所以无法准确判断b星和c星受到地球万有引力的大小关系；
（3）因为a物体和c星均与地球同步，角速度相等，所以比较a物体和b星的周期关系，可以转化为比较c星和b星的周期大小；
（4）在卫星变轨过程中，从低轨道向高轨道运动，需要反冲加速；
7．D
【解析】设A、B星体的质量分别为和，它们围绕同一点做匀速圆周运动的轨道半径分别为和，双星间距离始终保持不变，则，双星运动的角速度和周期相等，则，又根据牛顿第二定律，双星间万有引力提供它们各自的向心力，即，，联立上述各式得：，故根据已知题设条件，只能求出A星和B星的总质量，所以本题选D。
【点睛】）（1）因为不知道A、B星体各自的质量和半径，故无法知道密度；（2）由题设条件只能求得，但两星体各自的质量无法求得，所以半径大小不可计算；（3）根据万有引力充当向心力，可得双星得周期公式：，可求得两星体得总质量。
8．B
【解析】由题意可以知道该卫星运动的线速度和角速度分别为：，
卫星绕行星做匀速圆周运动，它们直接的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
又因为
联立得：。故本题选B
【点睛】（1）根据线速度和角速度的定义可求出该卫星做匀速圆周运动的线速度和角速度；（2）由线速度和角速度的关系，可以求出卫星环绕行星运动的轨道半径；（3）由万有引力提供向心力，可列牛顿第二定律方程，求出中心天体（行星）的质量。
9．C
【解析】按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子．
10．A
【解析】
【详解】
根据题意可知， 带电量为+e，故由u和组成； 带电量为-e，故由d和 组成，A正确BCD错误。
11． 3.95×10－12J
【解析】为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系统反应最终等效为
4p―→α＋2e＋＋2ν
设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得
4mpc2＝mαc2＋2mec2＋Q
代入数值可得
Q＝3.95×10－12J
12．u d
【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＋介子就是由夸克u和反夸克组成的；同理，π－介子由夸克d和反夸克组成．