5.5“基本”粒子 分层作业-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

5.5“基本”粒子 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为，裂变方程为，其中、、Y、的质量分别为、、、，光在真空中的传播速度为、下列叙述正确的是（　　） A．衰变是α衰变，α射线可以用来测量钢板的厚度 B．裂变时释放的能量为 C．若提高温度，的半衰期将会变小 D．Y原子核中含有56个中子 2．关于粒子，下列说法中正确的是（　　） A．光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子 B．质量比核子大的粒子都参与强相互作用 C．强子、轻子都由夸克组成 D．许多粒子都存在反粒子 3．（多选）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 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 4．（多选）关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是（　　） A．许多粒子都有自己的反粒子 B．把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系 C．质子属于强子 D．光子属于轻子 5．如图所示为粒子发现的示意图。 (1)为什么现在将“基本”二字去掉，统称为粒子？ (2)为什么说夸克模型是物理学发展中的一个重大突破？ 6．某同学认为，宇宙微波背景辐射产生于第一批恒星诞生的时候，目前温度为，在宇宙中的分布均匀各向同性。试分析该说法是否正确。 B层 7．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是（　　） A．使用浓缩铀 B．改变铀块的临界体积 C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数 D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度 8．（多选）下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福通过“α粒子散射实验”发现了α粒子 B．强子是参与强相互作用的粒子，质子和中子都是强子 C．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有波粒二象性 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 C层 10．下列说法中正确的是（　　） A．在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度高 B．太阳发出的光和热来自于太阳上碳、氧等物质的燃烧 C．太阳系中距离太阳越近的行星，公转速度越小 D．由于光速有限，因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去 11．（多选）下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验，可用于估算原子核大小 B．随着温度降低，黑体辐射的各种波长辐射强度均减小 C．参与强相互作用的强子的质量均比参与弱相互作用的轻子的质量大 D．增加衍射光栅的狭缝个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将减小 12．什么是暗物质？什么是暗能量？为什么要引入暗物质和暗能量？如何用现代宇宙学理论来分析解决这个悖论？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 9 10 答案 B D AD ABC C BCD D AB 1．B 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可得X为，发生的是α衰变，α射线贯穿能力弱，不可以用来测量钢板的厚度，故A错误； B．裂变时释放的能量，由爱因斯坦质能方程得 故B正确； C．半衰期与环境没有关系，故C错误； D．根据核反应前后质量数和核电荷数均守恒，Y原子核中含有56个质子，中子数为 故D错误。 故选B。 2．D 【详解】A．质子、中子本身有复杂结构，故A错误； B．τ子的质量比核子的质量大，但它属于轻子，不参与强相互作用，故B错误； C．现代实验还没有发现轻子的内部结构，故C错误； D．宇宙中的许多粒子都存在反粒子，故D正确。 故选D。 3．AD 【详解】AB．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带和反夸克带合成电荷量为＋e，那么π＋介子是由夸克u和反夸克组成的，故A正确，B错误； CD．同理，π－介子由夸克d和反夸克组成，故C错误，D正确。 故选AD。 4．ABC 【详解】A．许多粒子都有自己的反粒子，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，故A正确； BCD．粒子分为三大类：媒介子、轻子和强子，依据其相互作用的关系，质子和中子属于强子，光子属于媒介子，τ子属于轻子，故BC正确，D错误； 故选ABC。 5．(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）随着科学的发展，科学家们发现了很多新的粒子，科学家们发现物质不仅是由质子、中子、电子组成的，又发现质子、中子等本身也有自己的复杂结构。所以现在将“基本”二字去掉，统称为粒子。 （2）夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子所带电荷量不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 6．不正确 【详解】宇宙微波背景辐射产生于“大爆炸”，目前温度为，在宇宙中的分布均匀各向同性。 7．C 【详解】控制铀235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量，其有效方法是用吸收中子能力很强的镉棒插入铀燃料周围，镉棒插入的深度不同，吸收中子的数目的能力不同，从而达到控制核反应的目的。 故选C。 8．BCD 【详解】A．卢瑟福通过“α粒子散射实验”提出了原子的核式结构模型，A错误； B．物体间的相互作用力分为四种，其中有一种是强相互作用力，它是发生在强子之间的作用力，质子和中子都是强子，B正确； C．根据物质波的概念可知，电子、质子、原子等实物粒子具有波粒二象性，光也具有波粒二象性，C正确； D．黑体辐射随着波长越短温度越高则辐射越强，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，D正确。 故选BCD。 9．D 【详解】A．恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度低，A错误; B．太阳发出的光和热来自于在太阳内部进行着大规模的核聚变释放的能量，B错误； C．根据 解得 可知太阳系中距离太阳越近的行星，公转速度越大，C错误； D．由于光速有限，因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去，D正确。 故选D。 10．AB 【详解】A．α 粒子散射实验中，绝大多数 α 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，少数 α 粒子发生了大角度偏转，极少数 α 粒子甚至被反弹回来。根据 α 粒子散射实验中 α 粒子接近原子核时的散射情况，可以估算出原子核的大小，原子核半径的数量级在10−15m左右，故A正确； B．随着温度降低，黑体辐射的各种波长的辐射强度都减小，且辐射强度的极大值向波长较长的方向移动，故B正确； C．参与强相互作用的强子有质子、中子等，参与弱相互作用的轻子有电子、中微子等，一般情况下，强子质量比轻子质量大，但有些强子的质量相对来说也不是特别大，所以不能一概而论地说强子的质量均比轻子的质量大，故C错误； D．增加衍射光栅的狭缝个数，衍射条纹的宽度将变窄，根据光的干涉原理，更多的狭缝会使光叠加后能量更加集中，所以亮度将增大，而不是减小，故D错误。 故选AB。 11．见解析 【详解】暗物质是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。暗物质的密度非常小，但是数量庞大，因此它的总质量很大。 暗能量是驱动宇宙运动的一种能量，宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动的。 暗物质和暗能量是宇宙的主宰，不仅影响宇宙的过去，还左右宇宙的未来。暗物质比物质的质量要大的许多；暗能量在宇宙的结构中占绝对统治地位。因此要引入暗物质和暗能量，我们所有的科学家都应该努力的去考察研究这个问题。 1823年，德国天文学家海因里希·威廉·奥尔伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）提出了一个著名的观点：如果宇宙是无限、均匀和静态的，同时无限的宇宙中有无限多颗恒星，那么从地球向任意角度看，夜空都会被恒星填满，夜空不应该是黑暗的，它应该与恒星表面一样亮。这与我们观测到黑暗星空的事实相悖。奥尔伯斯的观点被称为“奥尔伯斯悖论”， 奥尔伯斯悖论认为，由于夜空黑暗，因此“无限”、“均匀”和“静态”这三个关于宇宙本质的假设中至少有一个是错误的。 奥尔伯斯“黑暗夜空悖论”的提出，挑战的是稳态宇宙的设想。稳态宇宙设想发端于公元13世纪，其支持者认为宇宙没有开始也不会有结束，宇宙是无限的。尽管宇宙可能存在膨胀，但它不会随着时间的推移而改变外观，宇宙中的物质在大尺度上是相对均匀散布的。 如果宇宙是有限的，或者宇宙中的恒星数量是有限的，那么黑暗夜空的现象就很容易解释：因为有限的光点无法填满无限的夜空。 为什么会出现黑暗夜空的现象： 一、“宇宙大爆炸理论”告诉我们有许多星星正在超光速地远去，它们的光永远到不了地球。 二、太空并不如我们想象的那样空旷、纯净与透明。我们地球的上方有稠密的大气层，它可以阻挡绝大多数的星光；在距离我们更远的银河系，还有许多尘埃和星云，它们也可以阻隔相当多的星光；星际间存在大量气体物质，它们阻隔了可见光 三、太空中有许多大质量的天体，它们可以弯曲、阻挡和吸收光线，无数个大大小小的黑洞在太空中游荡，它们像吸尘器一般吞噬光线。 四、人类无法直接使用现有的技术进行观测。 五、科学家们认为宇宙中有多达95%的质量属于暗能量和暗物质，只有5%属于普通物质。在大尺度的宇宙空间里，暗能量与暗物质对电磁波的作用还需要科学家们进一步探索。 在今天看来，黑暗的夜空已经有很多科学解释。尽管宇宙是有限或是无限、是整体爆炸或是部分振荡的争论还在继续，相信随着科学理论与技术的发展，我们定能找到更多宇宙的真相，科学将越来越接近真理，悖论也将一个接一个被解开。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $