2019_2020学年高中物理第三章7粒子物理学简介（选学）练习（含解析）教科版.docx

7粒子物理学简介(选学)1.(多选)关于人们发现的新粒子,下列说法正确的是 ()A.每个粒子都有自己的反粒子B.把粒子分为强子、轻子、媒介子,根据的是粒子与各种相互作用的关系C.质子属于强子D.光子属于轻子解析:光子是传递电磁相互作用的媒介子,而不是轻子,电子、中微子属于轻子.轻子都不参与强相互作用,都有自己的反粒子,但并不是所有粒子都有自己的反粒子.质子和中子是最早发现的强子.答案:BC2.(多选)下列所述正确的是()A.原子是组成物质的不可再分的最小微粒B.原子是最大的微粒C.原子由原子核和核外电子构成,质子和中子组成了原子核D.质子、中子本身也是复合粒子,它们也有着自己复杂的结构解析:质子、中子本身也是复合粒子.由此可知,质子、中子不是构成物质的最小微粒.故只有C、D选项正确.答案:CD3.(多选)下列关于夸克的说法正确的是()A.实验已经证实了夸克的存在B.夸克所带的电荷是分数电荷C.实验中人们已经将夸克从强子中打出来了D.夸克所带电荷量是元电荷的整数倍答案:AB4.在正负电子对撞机中,一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子.设正负电子的质量在对撞前均为m,对撞前的动能均为E,光在真空中的传播速度为c,普朗克常量为h,则对撞后转化成的光子的波长等于()A.hcEB.hmcC.hcmc2+ED.hc2(mc2+E)解析:由爱因斯坦质能方程和能量守恒定律可得:2mc2+2E=2hc,所以=hcmc2+E.答案:C5.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:p+pp+p+p+p.其中p是p的反质子(反质子与质子质量相等,均为mp,且带一个单位负电荷),则以下关于该反应的说法正确的是()A.反应前后系统总动量皆为0B.反应过程系统能量守恒C.根据爱因斯坦质能方程可知,反应前每个质子的能量最小为2mpc2D.根据爱因斯坦质能方程可知,反应前单个质子的能量可能小于mpc2解析:核反应过程中动量守恒,因此反应前后总动量皆为0;反应过程中系统的能量减少,转化为p和p;由爱因斯坦质能方程可知,反应前每个质子的能量最小为mpc2.答案:A6.(多选)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u或反夸克d)组成的,它们所带电荷量如下表所示,e为元电荷.粒子种类+-udud带电荷量+e-e+23e-13e-23e+13e下列说法正确的是()A.+由u和d组成B.+由d和u组成C.-由u和d组成D.-由d和u组成解析:根据电荷量关系可知,由于+介子带有+e的电荷量,又由于+介子是由u夸克和d夸克组成的,根据题意可知+介子(+e)应由一个u夸克+23e和反d夸克+13e组成.同理-介子应由d夸克和反u夸克组成.答案:AD7.K-介子衰变的方程为K-+0,其中K-介子和-介子带负的基元电荷,0介子不带电.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-介子的轨迹为圆弧PB,两轨迹在P点相切,它们的半径RK-与R-之比为21,如图所示.0介子的轨迹未画出.由此可知-的动量大小与0的动量大小之比为()A.11B.12C.13D.16解析:由题意及图示可知K-介子在P点处动量方向向下,衰变后生成的-介子动量方向向上.由带电粒子在匀强磁场中,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径公式R=mvqB知,在q、B相同的情况下动量和半径成正比,所以|pK-|p-|=RK-R-=21.若选向下的方向为正,则由K-介子衰变过程中动量守恒,得:|pK-|=-|p-|+|p0|,整理得:|p-|p0|=13.故正确选项为C.答案:C8.已经证实,质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的,上夸克带电荷量为23e,下夸克带电荷量为-13e,e为电子所带电荷量的大小,如果质子是由三个夸克组成的,且各个夸克之间的距离都为l,l=1.510-15 m.试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力).解析:质子带电荷量为+e,所以它是由两个上夸克和一个下夸克组成的.按题意,三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处,这时上夸克与上夸克之间的静电力应为Fuu=k23e23el2=49ke2l2.代入数值,得Fuu=46N,为斥力;上夸克与下夸克之间的静电力为Fud=k13e23el2=29ke2l2.代入数值,得Fud=23N,为引力.答案:上夸克间静电力46 N,为斥力.上、下夸克间静电力23 N,为引力.9.回旋加速器D形盒中央为质子源,D形盒间的交流电压为U=2104 V,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径R=1 m,磁场的磁感应强度B=0.5 T,质子的质量为1.6710-27 kg,电荷量为1.610-19 C,问:(1)质子最初进入D形盒的动能多大?(2)质子经回旋加速器最后得到的动能多大?(3)交流电源的频率是多少?解析:(1)质子由静止开始做匀加速直线运动,由动能定理得qU=12mv2,所以动能Ek=qU=3.210-15J.(2)粒子以半径R飞出磁场时动能最大,R=mvqB,所以v=qBRm,动能Ek=12mv2=q2