上海市丰华高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：4.4粒子物理与宇宙的起源 课时训练（含解析）

4.4粒子物理与宇宙的起源
1．根据恒星的分类，太阳属于（ ）
A．超巨星 B．主序星 C．白矮星 D．中子星
2．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
3．太阳燃料全部耗尽，最终会变成一颗（ ）
A．白矮星 B．中子星 C．黑洞 D．黑矮星
4．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
5．关于粒子，下列说法中不正确的是（ ）
A．质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B．质子、中子本身也有复杂的结构
C．质子是带电的强子
D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
6．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
7．下列说法正确的是
A．某些原子核能够放射出β粒子，说明原子核内有β粒子
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断X为电子
C．某种色光照射金属发生光电效应，若增大光照强度，则单位时间内发射的光电子数减少
D．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光能可能使该金属发生光电效应
8．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
9．关于宇宙，下列说法中正确的是（　　）
A．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上
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．地球是宇宙中唯一有卫星的星球
10．下列所述正确的是(　　)
A．强子是参与强相互作用的粒子
B．轻子是不参与强相互作用的粒子
C．目前发现的轻子只有8种
D．夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的或
11．通过天文观察得知天狼星A呈蓝白色，天狼星B呈白色，半人马座B呈橘红色．这三颗恒星中表面温度最高的是____________，表面温度最低的是____________．
12．天文学家根据恒星的物理特征来分类，用来分类的主要特征是____________、____________和____________．
13．一颗恒星的寿命取决于它的质量，质量大的恒星虽然可以燃烧的核燃料较多，但它____________，所以寿命____________．试利用图估算，一颗质量为太阳2倍的恒星的寿命约为____________．
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
根据恒星的分类，太阳属于主序星。
A． 超巨星与分析不符，故A错误。
B． 主序星与分析相符，故B正确。
C． 白矮星与分析不符，故C错误。
D． 中子星与分析不符，故D错误。
2．B
【解析】
【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。
3．D
【解析】
【详解】
太阳在内部的核燃料用尽后首先会体积变大，变成红巨星。红巨星靠燃烧太阳外层的核燃料继续保持发光发热。等到所有的燃料燃尽后，由于太阳自身巨大的质量形成的万有引力的作用下，会迅速向中心榻缩成密度极大、原子紧密排列的白矮星。白矮星靠太阳残留的少量热量继续发出微弱的光芒。在最后的一点热量耗尽后，太阳将最终变成一颗不发光也不发热的冰冷的黑矮星。
A． 白矮星与分析不符，故A错误。
B． 中子星与分析不符，故B错误。
C． 黑洞与分析不符，故C错误。
D． 黑矮星与分析相符，故D正确。
4．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。
5．A
【解析】质子和中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，故选项A错误，选项B对；不同的夸克组成强子，有的强子带电，有的强子不带电，质子是最早发现的带正电的强子，故选项C正确；夸克模型是研究强子的理论，不同夸克带的电荷不同，分别为元电荷的＋或－，这说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故选项D正确。
6．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
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．衰变是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子，不是证明原子核内部存在电子，A错误；
B．根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为55-56=-1，质量数为137-137=0，可知x为电子，B正确；
C．种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，C错误；
D．根据知，从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光对应的能量更小，不能发生光电效应，D错误。
故选B。
8．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．
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．银河系的中心有一个突起的核，称为核球，另外还有银盘和银晕，银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，故A正确；
B．恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧，故B错误；
C．在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生核聚变，释放巨大的核能，故太阳能发光、放热，故C错误；
D．宇宙中有卫星的星球很多，比如木星就有许多卫星，故D错误。
故选A。
10．ABD
【解析】
根据作用力的不同,粒子分为强子、轻子和传播子三大类.强子就是是所有参与强力作用的粒子的总称. 轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用,而不参与强相互作用的粒子的总称.目前发现的轻子只有6种,分别是电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子,C是错误的．故选ABD．
【点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，关键平时要注重积累，对于原子物理的基本知识掌握要牢固．
11．天狼星A 半人马座B
【解析】
【详解】
[1][2] 恒星温度越高，发射出的辐射的频率也越高，在可见光中，红光的频率最低，蓝光和紫光的频率最高。就是说，从低温到高温，恒星的颜色是从红色到蓝色的。我们的太阳表面温度大约5700度，是橙黄色的。到白色时，恒星的温度已经是1万多度了，到蓝色时，恒星的颜色可能超过3万度。故恒星中表面温度最高的是天狼星A；表面温度最低的是半人马座B。
12．体积 温度 亮度
【解析】
【详解】
[1][2][3] 天文学家根据恒星的物理特征来分类，用来分类的主要特征是体积、温度和亮度。
13．放射出的能量也比较多 短 20亿年
【解析】
【详解】
[1][2][3] 一颗恒星的寿命取决于它的质量，质量大的恒星虽然可以燃烧的核燃料较多，但它放射出的能量也比较多所以寿命短，根据图像可知一颗质量为太阳2倍的恒星的寿命约为20亿年。