19.8 粒子和宇宙 —2020-2021学年人教版高中物理选修3-5同步训练（学生+教师版）

8粒子和宇宙 1．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．反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象 D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单元 【答案】CD 【详解】AD．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元，A错误，D正确； B．中子是强子，但不带电，故B错误； D．反粒子与其对应的粒子带等量异种电荷，反粒子与其对应的粒子相遇时会发生湮灭现象，故C正确。故选CD。 2．在一定条件下，让质子获得足够大的速度，当两个质子p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（ ） 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 【答案】ABC 【详解】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，故选ABC。 3．已知介子、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，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。 u d 带电荷量 下列说法正确的是（　　） A．由u和组成 B．由和d组成 C．由u和组成 D．由和d组成 【答案】D 【详解】根据各种粒子带电情况，的带电荷量为，故由u和组成；的带电荷量为，故由和d组成。故选D。 4．下列说法正确的是（　　） A．人类第一次实现原子核的人工核转变是查德威克用粒子轰击铍原子核，产生了碳原子核和一个中子 B．患癌症的病人可以接受钴60的放射治疗，这是利用了细胞分裂越快的组织对射线的耐受力越强的特点 C．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子 D．比结合能越大的原子核，核子的平均质量也越大 【答案】C 【详解】A．卢瑟福用粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素--氧17和一个质子，这是人类第一次实现的原子核的人工转变，选项A错误； B．用放射治疗癌症，是利用“细胞分裂越快的组织，对射线的耐受能力就越弱”这一特点，选项B错误； C．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，选项C正确； D．比结合能越大，原子核越稳定，核子平均质量越小，选项D错误。故选C。 5．在宇宙诞生过程中，产生了如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子，根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是（　　） A．①②③④⑤⑥ B．③①④②⑤⑥ C．③④①②⑤⑥ D．①③④②⑥⑤ 【答案】C 【详解】根据宇宙大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒子，然后按强子时代，轻子时代，核合成时代，混合电离气体，中性氢原子的顺序演化，选项C正确。 6．介子方程为，其中介子和介子是带负电的基元电荷，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AP，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径与之比为21，如图所示，介子的轨迹未画出，由此可知介子的动量大小与介子的动量大小之比为 （ ） A．11 B．12 C．13 D．16 【答案】C 【详解】因为，，它们的半径与之比为2:1，所以，介子在P点发生衰变，衰变后介子的运动方向与介子相反，衰变过程根据动量守恒定律有： 解得 所以有 A.介子的动量大小与介子的动量大小之比为11，与分析不一致，故A错误； B.介子的动量大小与介子的动量大小之比为12，与分析不一致，故B错误； C.介子的动量大小与介子的动量大小之比为13，与分析相一致，故C正确； D.介子的动量大小与介子的动量大小之比为16，与分析不一致，故D错误。 故选C. 7．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．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，故A错误；强子有内部结构，由夸克组成，轻子没有内部结构，所以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，B正确，D错误． 8．为了探究宇宙起源，“阿尔法磁谱仪”(A