第四节 粒子物理（分层作业）物理沪科版选择性必修第三册

第四节 粒子物理 一、单选题 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最基本的粒子 B．强子都是带电粒子 C．夸克模型是探究轻子结构的理论 D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位 【答案】D 【详解】A．质子、中子由夸克组成，并非不可再分，而电子是基本粒子；但选项A错误地将质子、中子视为不可再分，故A错误； B．强子包含质子（带电）和中子（不带电），并非都带电，故B错误； C．夸克模型用于研究强子结构，轻子（如电子）属于基本粒子，不适用夸克模型，故C错误； D．夸克电荷为或，说明存在其电荷量小于元电荷的基本粒子（夸克），故D正确。 故选D。 2．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最基本的粒子 B．强子都是带电的粒子 C．夸克模型是研究各类粒子结构的理论 D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位 【答案】D 【详解】A．质子、中子由夸克组成，并非不可再分，电子是基本粒子，A错误； B．强子包含质子（带电）、中子（不带电 ）等，并非都带电，B错误； C．夸克模型是研究“强子”结构的理论，不是各类粒子（如轻子不参与强相互作用，夸克模型不适用），C错误； D．夸克电荷为或，说明电荷最小单位小于电子电荷，D正确。 故选D。 3．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最基本的粒子 B．强子都是带电的粒子 C．光子属于轻子 D．夸克模型说明元电荷不再是电荷的最小单位 【答案】D 【详解】A．电子、质子和中子均由更基本的粒子（如夸克）组成，并非不可再分，故A错误； B．强子包括质子（带电）和中子（不带电），故B错误； C．光子属于规范玻色子，而轻子包括电子、中微子等，故C错误； D．夸克电荷为或，说明电荷存在比电子更小的单位，故D正确。 故选D。 4．太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子。若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向（　　） A．一定与μ子同方向 B．一定与μ子反方向 C．一定与μ子在同一直线上 D．不一定与μ子在同一直线上 【答案】C 【详解】中微子衰变成μ子和τ子的过程中满足动量守恒定律，μ子的速度方向与中微子的速度方向一致，则τ子的运动方向必定也在这条直线上，由于质量关系不确定，则不能确定其速度方向与μ子的方向相同还是相反。 故选C。 二、多选题 5．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 【详解】设上夸克电荷量为，下夸克为，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，总电荷为，即 中子由两个下夸克和一个上夸克组成，总电荷为，即 联立得上夸克电荷量为，下夸克电荷量为 故选AB。 6．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 【详解】A．轻子（如电子、中微子）属于基本粒子，目前实验未发现其内部结构，故A正确； B．能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律在粒子物理中仍然成立，故B错误； C．反粒子与对应粒子（如电子与正电子）相遇时，会湮灭并转化为能量，故C正确； D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早被发现的强子，故D正确。 故选ACD。 7．下列说法正确的是（　　） A．速度相同的质子和电子，电子的波动性更为明显 B．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动说提供了依据 C．高频光是粒子，低频光是波 D．发光功率为的激光器发出波长为的激光，光速为，激光器每秒钟发出光子的数量为 【答案】AD 【详解】A．根据德布罗意波长公式，速度相同的质子和电子相比，电子的动量小，波长长，波动性明显，故A正确； B．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用粒子说却可以解释，故B错误； C．波长越大，频率越小，波动性越明显，高频光和低频光都具有波粒二象性，故C错误； D．激光器发出波长为的激光的光子能量为，设单位时间内发出的光子数量为，根据，可得激光器每秒钟发出光子的数量为，故D正确。 故选AD。 8．下列说法中正确的是（　　） A．反粒子与其对应的粒子的质量相同、电荷量相同，而电性相反 B．光子传递电磁相互作用，属于规范玻色子 C．轻子是质量很轻的粒子 D．强子是参与强相互作用的粒子 【答案】ABD 【详解】A．反粒子与其对应的粒子质量相同，电荷量相等但电性相反，即电荷相反，故A正确； B．光子是传递电磁相互作用的媒介粒子，属于规范玻色子，故B正确； C．轻子的定义是不参与强相互作用的粒子，而非仅质量轻（如τ轻子质量较大但仍属轻子），故C错误； D．强子是参与强相互作用的粒子（如质子、中子），故D正确。 故选ABD。 三、解答题 9．仔细观察图片，回答下列问题： (1)如图甲所示，曾经许多人认为电子、质子、中子和光子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，称为“基本粒子”。后来发现质子、中子等本身也有复杂的结构，你有什么猜想？ (2)如图乙是安德森1932年拍摄到的照片，宇宙射线从上方射入，在磁场的作用下偏转，穿过铅板后轨迹半径变小。经测量这种射线粒子的质量与电子相等，但受到的洛伦兹力方向与电子相反，你有什么猜想？ (3)20世纪30年代以来，通过研究宇宙射线及加速器中粒子的碰撞，发现了很多新粒子，这么多粒子错综复杂，应该如何分析、研究？ (4)许多实验事实表明质子、中子等强子有内部结构。为了解释这些现象，1964年盖尔曼提出了夸克模型。观察图丙所示夸克模型，夸克带电量的特点是什么？ 【答案】(1)质子、中子等可能由更基本的粒子组成。 (2)该射线粒子可能是正电子（质量与电子相等、电荷与电子相反）。 (3)按粒子相互作用（如强、弱、电磁、引力相互作用）或粒子属性（如轻子、强子）分类研究。 (4)6种夸克带的电荷量分别为元电荷的或。 【详解】（1）质子、中子等可能由更基本的粒子组成。 （2）该射线粒子可能是正电子（质量与电子相等、电荷与电子相反）。 （3）按粒子相互作用（如强、弱、电磁、引力相互作用）或粒子属性（如轻子、强子）分类研究。 （4）6种夸克带的电荷量分别为元电荷的或 四、判断题 10．判断题 (1)质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子。（　　） (2)质子、中子本身也是复合粒子，它们具有复杂的结构。（　　） (3)质子是带电的强子。（　　） 【答案】(1)错误 (2)正确 (3)正确 【详解】（1）随科学技术不断发展，发现质子和中子也可以再分，质子和中子由夸克组成。这一说法错误。 （2）随科学技术不断发展，发现质子和中子也可以再分，质子和中子由夸克组成，具有复杂结构。这一说法正确。 （3）强子是参与强相互作用的粒子，质子带正电，并且参与强相互作用，属于带正电的强子。这一说法正确。 11．判断下列说法的正误。 （1）目前，人们认为粒子界由夸克、强子、轻子构成。( ) （2）强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子。( ) （3）电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子。( ) （4）夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍。( ) （5）质子、中子和电子都是不可再分的基本粒子。( ) 【答案】 错误 正确 错误 错误 错误 【详解】[1]目前，人们认为粒子界由强子、轻子、规范玻色子、希格斯玻色子构成，故题目说法错误。 [2]强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，故题目说法正确。 [3]质子和中子由不同的夸克组成，本身具有复杂的结构，是可以再分的，故题目说法错误。 [4]已知夸克有6种，它们的带电荷量分别为元电荷电荷量的或，故题目说法错误。 [5]质子和中子由不同的夸克组成，本身具有复杂的结构，是可以再分的，故题目说法错误。 五、知识点填空题 12．夸克模型 （1）1964年美国科学家盖尔曼和茨威格各自独立提出了强子结构的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做________。 （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__________，而存在________电荷。 【答案】 夸克 最小单位 分数 【详解】略 13．粒子“全家福” （1）“基本”粒子 ①质子、中子、电子和光子，成为组成物质的基本单元，被称为基本粒子。 ②基本粒子不“基本”：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。 （2）发现新的粒子、研究物质更深层次的结构，________和________发挥了巨大的作用。 （3）粒子“全家福” ①粒子的 ②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，而电荷的符号相反，这些粒子叫作________。完全由反粒子组成的物质称为________。 【答案】 加速器 探测器 反粒子 反物质 【详解】略 【点睛】 14．粒子的分类 (1)强子：参与_______作用的粒子。_______和_______都是强子。 (2)轻子：不参与强相互作用，有_______、电子中微子、μ子、_______、τ子、τ子中微子。 (3)规范玻色子：_______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。光子传递_______相互作用，中间玻色子传递_______相互作用，胶子传递_______相互作用。 (4)希格斯玻色子：是希格斯场的_______。 【答案】(1) 强相互 质子 中子 (2) 电子 μ子中微子 (3) 传递 电磁 弱 强 (4)量子激发 【详解】（1）[1][2][3]强子：参与强相互作用的粒子。质子和中子都是强子。 （2）[1][2]轻子：不参与强相互作用，有电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子。 （3）[1][2][3][4]规范玻色子：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。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。 （4）希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发。 15．“基本粒子”不基本 (1)传统的“基本粒子”：光子、_______、质子和_______。 (2)“基本粒子”不基本的原因 ①科学家们逐渐发现了数以百计的_______的新粒子。 ②科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的_______。 【答案】(1) 电子 中子 (2) 不同种类 复杂的结构 【详解】（1）[1][2]传统的“基本粒子”：光子、电子、质子、中子。 （2）[1]科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子； [2]科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节 粒子物理 一、单选题 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最基本的粒子 B．强子都是带电粒子 C．夸克模型是探究轻子结构的理论 D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位 2．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最基本的粒子 B．强子都是带电的粒子 C．夸克模型是研究各类粒子结构的理论 D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位 3．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最基本的粒子 B．强子都是带电的粒子 C．光子属于轻子 D．夸克模型说明元电荷不再是电荷的最小单位 4．太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子。若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向（　　） A．一定与μ子同方向 B．一定与μ子反方向 C．一定与μ子在同一直线上 D．不一定与μ子在同一直线上 二、多选题 5．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＋ 6．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 7．下列说法正确的是（　　） A．速度相同的质子和电子，电子的波动性更为明显 B．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动说提供了依据 C．高频光是粒子，低频光是波 D．发光功率为的激光器发出波长为的激光，光速为，激光器每秒钟发出光子的数量为 8．下列说法中正确的是（　　） A．反粒子与其对应的粒子的质量相同、电荷量相同，而电性相反 B．光子传递电磁相互作用，属于规范玻色子 C．轻子是质量很轻的粒子 D．强子是参与强相互作用的粒子 三、解答题 9．仔细观察图片，回答下列问题： (1)如图甲所示，曾经许多人认为电子、质子、中子和光子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，称为“基本粒子”。后来发现质子、中子等本身也有复杂的结构，你有什么猜想？ (2)如图乙是安德森1932年拍摄到的照片，宇宙射线从上方射入，在磁场的作用下偏转，穿过铅板后轨迹半径变小。经测量这种射线粒子的质量与电子相等，但受到的洛伦兹力方向与电子相反，你有什么猜想？ (3)20世纪30年代以来，通过研究宇宙射线及加速器中粒子的碰撞，发现了很多新粒子，这么多粒子错综复杂，应该如何分析、研究？ (4)许多实验事实表明质子、中子等强子有内部结构。为了解释这些现象，1964年盖尔曼提出了夸克模型。观察图丙所示夸克模型，夸克带电量的特点是什么？ 四、判断题 10．判断题 (1)质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子。（　　） (2)质子、中子本身也是复合粒子，它们具有复杂的结构。（　　） (3)质子是带电的强子。（　　） 11．判断下列说法的正误。 （1）目前，人们认为粒子界由夸克、强子、轻子构成。( ) （2）强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子。( ) （3）电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子。( ) （4）夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍。( ) （5）质子、中子和电子都是不可再分的基本粒子。( ) 五、知识点填空题 12．夸克模型 （1）1964年美国科学家盖尔曼和茨威格各自独立提出了强子结构的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做________。 （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__________，而存在________电荷。 13．粒子“全家福” （1）“基本”粒子 ①质子、中子、电子和光子，成为组成物质的基本单元，被称为基本粒子。 ②基本粒子不“基本”：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。 （2）发现新的粒子、研究物质更深层次的结构，________和________发挥了巨大的作用。 （3）粒子“全家福” ①粒子的 ②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，而电荷的符号相反，这些粒子叫作________。完全由反粒子组成的物质称为________。 14．粒子的分类 (1)强子：参与_______作用的粒子。_______和_______都是强子。 (2)轻子：不参与强相互作用，有_______、电子中微子、μ子、_______、τ子、τ子中微子。 (3)规范玻色子：_______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。光子传递_______相互作用，中间玻色子传递_______相互作用，胶子传递_______相互作用。 (4)希格斯玻色子：是希格斯场的_______。 15．“基本粒子”不基本 (1)传统的“基本粒子”：光子、_______、质子和_______。 (2)“基本粒子”不基本的原因 ①科学家们逐渐发现了数以百计的_______的新粒子。 ②科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的_______。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $