高中物理 第十九章 原子核 8 粒子和宇宙课后训练 新人教版选修3-5.doc

8 粒子和宇宙课后训练基础巩固1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目前发现的轻子只有8种d夸克有6种，它们带的电荷量分别为元电荷的或2根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是()a夸克、轻子、胶子等粒子b质子和中子等强子c光子、中微子和电子等轻子d氢核、氘核、氦核等轻核3“反物质”是由“反粒子”构成的，“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，但电荷符号相反，则反氢原子是()a由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成b由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成c由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成d由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成4. 质子由两个电荷量为的上夸克和一个电荷量为的下夸克组成，假设两个上夸克在半径r0.81015 m的圆周上，下夸克在圆心上，且三者在同一直径上，如图所示，则每个上夸克受到的静电力大小是_ n。能力提升5k介子衰变的方程为k0，其中k介子和介子是带负电的元电荷，0介子不带电。如图所示的1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，它的半径rk与r之比为21，0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()a11b12c13 d166加拿大萨德伯里中微子观测站揭示了中微子失踪的原因，即观测到的中微子数目比理论值少是因为部分中微子在运动过程中转化为一个子和一个子。在该研究中有以下说法：若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向一定相反若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向可能一致若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向一定一致若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向可能相反其中正确的是()a bc d7中微子是超新星爆发等巨型天体在引力坍缩过程中，由质子和电子合并成中子的过程中产生出来的。1987年在大麦哲伦星云中的一颗编号为sn1987a的超新星爆发时，位于日本神冈町地下1 km深处一个半径10 m的巨大水池(其中盛有5万吨水，放置了1.3万个光电倍增管探测器)共捕获了24个来自超新星的中微子。已知编号为sn1987a的超新星和地球之间的距离为17万光年(取1光年9.461015m)。设中子的质量为mn，电子的质量为me，中微子的质量可忽略。(1)写出1个质子和1个电子合并成中子的核反应方程式；(2)设1个质子和1个电子合并成1个中子过程中所吸收(或释放)的核能为e，写出计算e大小的表达式；(3)假设编号为sn1987a的超新星爆发时向周围空间均匀地发射中微子，且其中到达日本神冈町地下巨大水池的中微子中有50%被捕获，试估算编号为sn1987a的超新星爆发时所释放出的中微子的总数量。(保留一位有效数字)8德国某研究组宣布银河系的中心可能存在一个大黑洞，他们的根据是用口径为3.5 m的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心附近的星系进行近6年的观测所得到的数据，他们发现距银河系中心约60亿千米的星系正以2 000 km/s的速度围绕银河系中心旋转。根据上面数据，试在经典力学范围内(见提示)，通过计算确认，如果银河系中心确实存在黑洞的话，其最大半径是多少？(最后结果保留一位有效数字，引力常量g6.671011 nm2/kg2)提示：(1)黑洞是一个密度极大的天体，其表面引力是如此之强，以致包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用；(2)计算中可采用拉普拉斯黑洞模型，即使黑洞表面的物质速度等于光速也逃脱不了引力的作用。参考答案1. 答案：abd点拨：粒子分类的根据是粒子与各种相互作用的关系，a、b正确；目前发现的轻子和夸克各为6种，c错，d正确。2. 答案：a点拨：宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核合成时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此a正确，b、c、d的产生都在a之后，故b、c、d错误。3. 答案：b点拨：根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同质量，但带有等量的异种电荷。因此反氢原子是由核和构成的。4. 答案：40点拨：每个上夸克受两个静电力作用：另一个上夸克的库仑斥力f1；下夸克的吸引力f2，两力方向相反；合力为ff2f1 n40 n。5. 答案：c点拨：根据洛伦兹力提供向心力知，qvbmv2/r，故有pmvqbr，所以k与的动量大小之比为21，规定k的方向为正方向，由动量守恒定律得：pkpp0，所以p03p，故选项c正确。6. 答案：b点拨：中微子转化过程中动量守恒，ppp，若p、p同向，且pp，则p0，否则p0，正确；若p、p反向，则p0，正确。7. 答案：(1)或(2)e(mpmemn)c2(3)51042个点拨：(1)或(2)核反应中的质量亏损为mmpmemn，根据质能方程，emc2(mpmemn)c2。(3)超新星爆发产生的中微子向空间均匀发射，形成以编号为sn1987a超新星为球心，以该超新星与地球间的距离为半径的球面，水池面积为s0r2100 (m2)，该超新星与地球之间距离为r1.61021m，以该超新星与地球之间距离为半径的球面面积为s4r2超新星爆发产生的中微子数目n，代入数据得n51042个。8答案：3108 m点拨：设黑洞质量为m，由题中信息“银河系的中心可能存在一个大黑洞，距银河系中心约60亿千米的星体正以2 000 km/s的速度围绕银河系中心旋转”可