20192020學(xué)年高中物理第十九章8粒子和宇宙練習(xí)(含解析)新人教選修35

20192020學(xué)年高中物理第十九章8粒子和宇宙練習(xí)(含分析)新人教版選修3520192020學(xué)年高中物理第十九章8粒子和宇宙練習(xí)(含分析)新人教版選修356/6莄PAGE6羄蒄莁莇20192020學(xué)年高中物理第十九章8粒子和宇宙練習(xí)(含分析)新人教版選修35

粒子和宇宙

基礎(chǔ)牢固

1.(多項(xiàng)選擇)關(guān)于人們發(fā)現(xiàn)的新粒子,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()

好多粒子都有自己的反粒子

把粒子分為強(qiáng)子、輕子、媒介子,依照是粒子與各種相互作用的關(guān)系

剖析:光子屬于媒介子,τ子屬于輕子。

答案:ABC

2.(多項(xiàng)選擇)以下所述正確的選項(xiàng)是()

原子是組成物質(zhì)的不可以再分的最小微粒

原子是最大的微粒

,質(zhì)子和中子組成了原子核

D.質(zhì)子、中子自己也是復(fù)合粒子,它們也有著自己復(fù)雜的結(jié)構(gòu)

剖析:質(zhì)子、中子自己也是復(fù)合粒子。由此可知,質(zhì)子、中子不是組成物質(zhì)的最小微粒。故只有選

項(xiàng)C、D正確。答案:CD

3.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()

太陽(yáng)是宇宙的中心

太陽(yáng)系中只存在太陽(yáng)和它的八大行星

C.太陽(yáng)系是由太陽(yáng)和若干行星以及它們的衛(wèi)星還有彗星組成的

D.以上說(shuō)法都正確

剖析:太陽(yáng)系中以太陽(yáng)為中心,有八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)行,有的行星還有衛(wèi)星,其他還有2000多顆比較

小的小行星和彗星等,因此表達(dá)較完滿(mǎn)的是C項(xiàng)。平時(shí)我們所說(shuō)的八大行星是指太陽(yáng)系中較大的幾

顆行星,太陽(yáng)系的組成中還有小行星和彗星。

答案:C

正電子是電子的反粒子,它跟一般電子的電荷量相等,而電性相反,科學(xué)家設(shè)想在宇宙的某些

部分可能存在完滿(mǎn)由反粒子組成的物質(zhì)——反物質(zhì)。1997年年初和年終,歐洲和美國(guó)的科學(xué)研究機(jī)

構(gòu)先后宣布:他們分別制造出9個(gè)和7個(gè)反氫原子,這是人類(lèi)研究反物質(zhì)的一大進(jìn)步。你推測(cè)反氫

原子的結(jié)構(gòu)是()

由一個(gè)帶正電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子組成

由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶正電荷的電子組成

C.由一個(gè)不帶電的中子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子組成

1

D.由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子組成

剖析:反氫原子的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是由反質(zhì)子與反電子組成,即由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶正電荷的

電子組成。

答案:B

關(guān)于粒子,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()

電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可以再分的最基本的粒子

強(qiáng)子都是帶電的粒子

C.夸克模型是研究三大類(lèi)粒子結(jié)構(gòu)的理論

D.夸克模型說(shuō)明電子電荷不再是電荷的最小單位

剖析:由于質(zhì)子、中子是由不相同夸克組成的,它們不是最基本的粒子,不相同夸克組成強(qiáng)子,有的強(qiáng)子

帶電,有的強(qiáng)子不帶電,故A、B錯(cuò)誤;夸克模型是研究強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的理論,不相同夸克帶電不相同,分別為+2??和-??33,說(shuō)明電子電荷不再是電荷的最小單位,C錯(cuò)誤,D正確。答案:D

以下列圖,中子內(nèi)有一個(gè)電荷量為+23??的上夸克和兩個(gè)電荷量為-1??的下夸克,3

這一簡(jiǎn)單模型是三個(gè)夸克都在半徑為??的同一圓周上,以下列圖給出的四幅圖中,

能正確表示出各夸克所受靜電作用力的是()

答案:B

“反物質(zhì)”就是由“反粒子”組成的物質(zhì),“反粒子”和其相應(yīng)的“正粒子”擁有相同的電荷量和相同的質(zhì)量,但電荷的符號(hào)相反。據(jù)此:

2

(1)若有反α粒子,則它的質(zhì)量數(shù)為,電荷數(shù)為。(2)一對(duì)正、負(fù)電子相遇發(fā)生了湮滅e-31,轉(zhuǎn)變成一對(duì)頻率相同的光子。已知電子的質(zhì)量為m=9.1×10kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,則這兩個(gè)光子的頻率約為Hz。(保留兩位有效數(shù)字)

4He,質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為-2。剖析:(1)反α粒子即-2(2)設(shè)正、負(fù)電子湮滅產(chǎn)生的光子的頻率為ν,由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程2E=mc知,當(dāng)一對(duì)正、負(fù)電子湮2????220hν=mcνe答案:(1)4-2(2)1.2×10208.以下列圖為恒星的壽命與其質(zhì)量的關(guān)系圖。由圖可知,恒星的質(zhì)量越大,其壽命越(選填“長(zhǎng)”或“短”);若一恒星的質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的1.8倍,則它的壽命約為×109年。

剖析:由題圖看出,恒星的質(zhì)量與太陽(yáng)質(zhì)量的比值越大,恒星壽命越短,而太陽(yáng)的質(zhì)量作為定值,則知

恒星的質(zhì)量越大,壽命越短。當(dāng)圖像中橫坐標(biāo)為1時(shí),此恒星即為太陽(yáng),由題圖讀出太陽(yáng)的壽命約為10×109年。恒星的質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的1.8倍,恒星對(duì)應(yīng)縱軸的數(shù)值是3×109年。

答案:短3

能力提升

依照宇宙大爆炸理論,在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風(fēng)采的時(shí)期,那么在大爆炸此后最

早產(chǎn)生的粒子是()

A.夸克、膠子、輕子等B.質(zhì)子和中子等

C.光子、中微子和電子等D.氫核、氘核、氦核等

剖析:宇宙形成之初產(chǎn)生了夸克、輕子和膠子等粒子,此后又經(jīng)歷了質(zhì)子和中子等強(qiáng)子時(shí)代,再此后

是自由光子、中微子、電子大量存在的輕子時(shí)代,再此后是中子和質(zhì)子組合成氘核,并形成氦核的

核時(shí)代,此后電子和質(zhì)子復(fù)合成氫原子,最后形成恒星和星系,B、C、D的產(chǎn)生都在A此后,因此A正

確。

答案:A

2.(多項(xiàng)選擇)以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()

A.強(qiáng)子是參增強(qiáng)相互作用的粒子

B.輕子是不參增強(qiáng)相互作用的粒子

C.媒介子是傳達(dá)相互作用的粒子

3

D.夸克是最小的粒子

答案:ABC

3.(多項(xiàng)選擇)加拿大薩德伯里中微子觀察站的研究揭穿了中微子失散之謎,即觀察到的中微子數(shù)目

比理論值少是由于部分中微子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(速度很大)轉(zhuǎn)變成一個(gè)μ子和一個(gè)τ子,對(duì)上述轉(zhuǎn)變

過(guò)程有以下說(shuō)法,其中正確的選項(xiàng)是()

牛頓運(yùn)動(dòng)定律仍舊適用

動(dòng)量守恒定律仍舊適用

C.若發(fā)現(xiàn)μ子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向一致,則τ子的運(yùn)動(dòng)方向也可能與中微子的運(yùn)動(dòng)方向一致D.若發(fā)現(xiàn)μ子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向相反,則τ子的運(yùn)動(dòng)方向也可能與中微子的運(yùn)動(dòng)方向相反

剖析:中微子發(fā)生裂變過(guò)程中,動(dòng)量是守恒的,由m中v中=mμvμ+mτvτ知:當(dāng)v中方向與vμ方向相同

時(shí),vτ方向與v中方向可能相同,也可能相反;當(dāng)v中方向與vμ方向相反時(shí),vτ方向與v中方向必然相同,且該過(guò)程是微觀粒子間的作用,故牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用。

答案:BC

4.恒星的前身是()

A.宇宙的微粒B.星團(tuán)

C.行星D.星云團(tuán)

答案:D

天文觀察表示:幾乎全部遠(yuǎn)處的恒星(或星系)都在以各自的速度背叛我們而運(yùn)動(dòng),離我們?cè)竭h(yuǎn)

的星體,背叛我們的運(yùn)動(dòng)速度(稱(chēng)為退行速度)越大,也就是宇宙在膨脹。不相同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比,即,式中H為一常量,稱(chēng)為哈勃常數(shù),已由天文觀察測(cè)定。為講解v=Hr上述現(xiàn)象,有人提出一種理論,認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開(kāi)始形成的。假設(shè)大爆炸后各星體即以不相同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng),并設(shè)想我們就位于其中心,則速度越大的星體離我們就越遠(yuǎn),這一結(jié)果與上述天文觀察一致。由上述理論和天文觀察結(jié)果,可估計(jì)宇宙年齡,其計(jì)算公式為T(mén)=,依照近期觀察,哈勃T常數(shù)3×10-2米/(秒·光年),其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離,由此估計(jì)宇宙的年齡約為H=年。剖析:宇宙的年齡能夠?yàn)榫褪怯钪媾蛎浀臅r(shí)間,設(shè)離我們最遠(yuǎn)的星體離我們距離為r,則該星體的????1“退行”時(shí)間(膨脹時(shí)間)即為宇宙的年齡T=??=????=??。而H=3×10-2米/(秒·光年)=10-10年-1。因此,T=1010年。

110答案:??10

★太陽(yáng)現(xiàn)在正處于主序星演化階段。它主若是由電子和

4011H、2He等原子核組成的。保持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng),核反應(yīng)方程式是2-1e+

4

1441H→2He+釋放的核能,這些核能最后轉(zhuǎn)變成輻射能。依照目前關(guān)于恒星演化的理論,

若由于核聚變反應(yīng)而使太陽(yáng)中的原子核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)目減少10%,

太陽(yáng)將走開(kāi)主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段。為了簡(jiǎn)化,假設(shè)目前太陽(yáng)全部由電子和

11H組成。

(1)已知質(zhì)子質(zhì)量16726-27kg,4He的質(zhì)量α×-27×10??10電子質(zhì)量??p×10-30kg,光速??×108m/s。求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能;(2)又知地球上與太陽(yáng)光垂直的每平方米截面上,每秒經(jīng)過(guò)的太陽(yáng)輻射能W=1.35×103W/m2,太陽(yáng)質(zhì)量m=2×1030kg,日地中心距離r=1.5×1011m。試估計(jì)太陽(yáng)連續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命(估計(jì)結(jié)果只保留一位有效數(shù)字)。

剖析:(1)依照質(zhì)能方程,發(fā)生一次核聚變反應(yīng)釋放的能量為

E=(4mp+2me-mα)c2≈4.2×10-12J。①

依照題給的假設(shè),在太陽(yáng)連續(xù)保持在主序星階段的時(shí)間內(nèi),發(fā)生題中所述的核聚變反應(yīng)的次數(shù)為