5.5 “基本”粒子 同步练习-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 该同步练习分A级（6题）和B级（4题），以“基础概念巩固-综合能力提升”为路径，覆盖粒子分类、夸克模型及衰变应用，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A级|粒子分类、夸克模型等基础概念|单选/多选结合，聚焦物理观念中的物质观念，如粒子反粒子、强子轻子分类| |B级|衰变动量守恒、能量计算等综合应用|含情境题（如K介子衰变轨迹）和计算题，体现科学思维中的科学推理与模型建构|

5　“基本”粒子 A级 必备知识基础 一、新粒子的发现及分类 1.关于人们发现的新粒子,下列说法错误的是(　　) 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,依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 2.下列说法正确的是(　　) A.原子是组成物质的最小微粒 B.质子是比原子更小的微粒 C.目前我们可以断定夸克已不能再分 D.粒子的带电荷量不可能比元电荷小 3.(多选)下列说法正确的是(　　) 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.胶子是轻子中的一种粒子 D.微观粒子是通过交换规范玻色子发生相互作用的 4.关于粒子,下列说法正确的是(　　) 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、中子本身也是复合粒子,它们具有复杂的结构 C.电子是带电的强子 D.光子是希格斯玻色子 二、夸克模型 5.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 6.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+ B级 关键能力提升 7.K-介子衰变的方程为K-→π-+π0,其中K-介子和π-介子是带负电的基元电荷,π0介子不带电。如图所示,一个K-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π-介子的轨迹为圆弧PB,两轨迹在P点相切。它们的半径之比为2∶1,π0介子的轨迹未画出。由此可知π-的动量大小与π0的动量大小之比为(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6 8.20世纪30年代以来,人们在对宇宙射线的研究中,陆续发现了一些新的粒子,K介子和π介子就是科学家在1947年发现的。K-介子的衰变方程为K-→π0+π-,其中K-介子和π-介子带负电,电荷量等于元电荷的电荷量,π0介子不带电。如图所示,一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为图中的圆弧虚线,K-介子衰变后,π0介子和π-介子的轨迹可能是(　　) A B C D 9.科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后,能模拟宇宙大爆炸的能量,并产生新的粒子,帮助人类理解暗物质、反物质以及其他超对称现象,从根本上加深对宇宙本质的了解,揭示宇宙形成之谜。当时欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。 (1)什么是反粒子? (2)请推测反氢原子的结构。 10.某一年,7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子,经分析确认,1个负电子和1个正电子湮灭时放出2个频率相同的γ光子。已知负电子、正电子的静止质量m0=9.1×10-31 kg,又已知静止质量为m0的粒子,其能量E和湮灭前的动量p满足关系式E2=c2p2+c4,式中c为光速,若负电子、正电子的动量为零,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。 (1)写出湮灭的核反应方程; (2)用动量的有关知识证明上述核反应不可能只放出一个光子; (3)计算出γ光子的频率。(结果保留三位有效数字) 参考答案 1.D　 解析 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荷量,但电荷的符号相反,故A项正确;粒子分为三大类:媒介子、轻子和强子。依据是其相互作用的关系,质子和中子属于强子,光子属于媒介子,τ子属于轻子,故B、C项正确,D项错误。 2.B　 解析 质子、中子、电子、夸克等都是比原子还小的微粒,A项错误,B项正确;目前我们虽然没有发现夸克有内部结构,但不能断定夸克已不能再分,C项错误;不同夸克带电情况不同,分别为+e和-,说明夸克带电荷量比元电荷小,D项错误。 3.ABD　 解析 强子是参与强相互作用的粒子,质子是最早发现的强子,故A正确;轻子是不参与强相互作用的粒子,电子是最早发现的轻子,故B正确;胶子是负责在两个夸克之间传递强作用力的基本粒子,类似光子负责在两个带电粒子之间传递电磁力一般,胶子无质量,可知胶子不是轻子,故C错误;粒子之间的基本相互作用是通过交换某种粒子来传递的,即基本相互作用都是由媒介粒子传递的,这类媒介粒子统称为规范玻色子,即微观粒子是通过交换规范玻色子发生相互作用的,故D正确。 4.B　 解析 质子和中子是由不同的夸克组成的,它们不是最基本的粒子,故A项错误,B项正确;电子是轻子,故C项错误;光子是规范玻色子,故D项错误。 5.D　 解析 质子、中子是由不同夸克组成的,它们不是最基本的粒子,不同夸克构成强子,有的强子带电,有的强子不带电,故A、B项错误;夸克模型是研究强子结构的理论,不同夸克带电情况不同,分别为+e和-,说明电子电荷不再是电荷的最小单位,故C项错误,D项正确。 6.A　 解析 根据质子带电荷量为+e和中子不带电,设上夸克、下夸克的电荷量分别为q1、q2,则有2q1+q2=+e,q1+2q2=0,解得q1=+e,q2=-,故选项A正确。 7.C　 解析 K-介子与π-介子均做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有evB=m,故动量p=mv=eBR,因而=2∶1。根据动量守恒定律,有,故=3,选项C正确。 8.A　 解析 π0介子不带电,在磁场中不偏转,π-介子带负电,在磁场中洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,再根据动量守恒定律及左手定则可知A正确。 9.见解析 解析 (1)反粒子与正粒子具有相同的质量,但带有等量的异种电荷。 (2)反氢原子应该具有与氢原子相同的质量,相反的电荷符号且相等的电荷量,所以反氢原子是由H核和e构成的。 10.(1e2γ　(2)见解析　(3)1.24×1020 Hz 解析 (1)核反应方程为e2γ。 (2)若只放出一个光子,说明反应后总动量不为零,而反应前总动量为零,违背动量守恒定律,所以只放出一个光子是不可能的。 (3)正、负电子湮灭前的动量为零,且满足E2=c2p2+c4,其中c2p2为零,可知其对应的能量E=m0c2,光子的能量满足E=hν,由能量守恒有m0c2+m0c2=2hν,即频率ν= Hz≈1.24×1020 Hz。 学科网（北京）股份有限公司 $