专题198粒子和宇宙-2017年高中物理全国名卷试题分章节汇编选修5版含解析

1、2017年高中物理选修3-5全国名校名卷试题分章节汇编 （第01期）19.8粒子和宇宙1.真空中一个光子与自由电子碰撞后，使自由电子的速率增加，而光子沿着另一方向散射出去.在此过程中，光子的A.速率不变B.能量不变C.频率不变D.波长不变【答案】A【解析】A、碰撞前、后的光子速度不变，以光速运动，故A正确,B、光子与电子碰撞后 电子肯缱增加，故光子能量减小,故B错误5C、光子能量福小,根据占二卮，光子的频率减小,故C错误以当光子与自由电子碰撞时j把一部分动量靖移给电子，则光子动量版小，根据工二tn知波长增大，故D错误；综上所述本题答篥是=A22 .如图所示，中子内有一个电荷量为十e 的上夸克和

2、两个电荷量为一3e 的下夸克，有一简单模型是三个夸克都在半径为 r 的同一圆周上，如图所示给出的四幅图中，能正确表示出夸克所受静电作用力的是（）【解析】因为三个夸克分布在正三角形的顶点上，具有对称”性，再考虑到同种电荷和异种电荷间的力的性质,上夸克受到的合力竖直向下，下夸克受到的合力竖直向上，故选项 B 是正确的。3 .2002 年，美国科学杂志评出的2001 年世界十大科技突破中，有一次是科子和一个。子。在上述研究中有以下加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个说法，正确的是（）【解析】中微子在转化为科子和 d 的前后过程中满足动量守恒定律。O

3、1 视频二4 .（多选）下列所述正确的是（）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21D.夸克有 6 种，它们带的电荷量分别为元电荷的2或133【答案】ABD【解析】根据作用力的不同,粒子分为强子、轻子和传播子三大类.强子就是是所有参与强力作用的粒子的总称.粒子就是只参与弱内、电磁力和引力作用而不参与强相互作用的粒子的总称目前发现的羟子只有E种.分别是电子*电子口微子、肚子、日子中微子、工子和工子中微孑,C是错误的&故选ABB&【点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，关键平时要注重积累，对于原子物理的基本知识掌握要牢固.5

4、.K 一介子衰变的方程为：K一/十祀，其中 K介子和兀一介子带负的基元电荷，*介子不带电.一个 K 一介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其迹为圆弧 AP,衰变后产生的丁介子的轨迹为圆弧 PB,两轨迹在 P 点相切如图所示，它们的半径RK-与 R-之比为 2:1.把介子的轨迹未画出.由此可知兀的动量大小与出的动量大小之比若发现科子和中微子的运动方向一致，则若发现科子和中微子的运动方向一致，则若发现科子和中微子的运动方向相反，则若发现科子和中微子的运动方向相反，则A.B.C.D.【答案】Bd 的运动方向与中微子的运动方向一定相反 d的运动方向与中微子的运动方向可能一致 d的运动方向与中微子的运

5、动方向一定一致 rT的运动方向与中微子的运动方向可能相反为（）A.1:1B.1:2C.1:3D.1:6【答案】C【解析】由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律知:轨道半径 R=mv=Bocp,BqBq所以EK=RK=-pR11即pTt=pK.2又由动量守恒定律PK=p0-p/日3付 p10=pK+pTt=pK所以卫一=1.p036 .目前普遍认为，质子和中子都是由被称为 u 夸克和 d 夸克的两类夸克组成的。u 夸克带的电荷量为 2e,d 夸克31带的电荷量为一，e,e 为兀电荷，下列论断中可能正确的是（）3A.质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成，中子由 1 个 u 夸克和 2

6、 个 d 夸克组成D.质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由 2 个 u 夸克和B.质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成C 质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成，中子由 2 个 u 夸克和1 个 d 夸克组成1 个 d 夸克组成【解析】根据质子和中子所带的电荷量鳖险证；质子;H带的电荷量为2x|e+（-le）-中子M带的电荷量为三。+C-e）=0o故B项正确。337 .正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存，在完全由反粒子构成的物质一一反物质。1997

7、年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出 9 个和 7 个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。你推测反氢原子的结构是（）A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成C.由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成【答案】B【解析】反氢原子的结构应该是反质子与反电子组成，即一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成。8 .关于粒子，下列说法中不正确的是（）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、中子本身也有复杂的结构C.质子是带电的强子D.夸克模型说明电子电

8、荷不再是电荷的最小单位【答案】A【解析】质子和中子是由不同夸克组成的，它4坏是最基本的粒子，故选项A错误j选项B对；不同的夸克组成强子，有的强子带电.有的酒子不带电.质子是最早发现的带正电的强子）故选项C正确.夸克模型是册究强子的理论不同夸克带的电荷不同.分为元电荷的十三或-二这说明电子电荷不再是电荷33的最小单位，故选项D正确口9.关于粒子的分类，目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的（）A.媒介子、夸克、强子B.夸克、轻子、强子C.媒介子、轻子、强子D.质子、中子、电子【答案】C【解析】按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子.10.根据宇宙大爆炸的理

9、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、笊核、氨核等轻核【答案】A【解析】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，再之后是自由的光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子结合成笊核，并形成氨核的核时代，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。11.如下一系列核反应是在恒星内部发生的。12c13KI13Kl13c+,p+6c7N7N6C+e+vp

10、+1-Np+1：N-18O8。7N+e+YP+7N6C+a其中 p 为质子，a 为 a 粒子，e 卡为正电子，Y为中微子，已知质子的质量为 mp=1.672648X1027kg,a 粒子的质重为 ma=6.644929X1027kg,正电子的质量为 me=9.11X1031kg,中微子的质量可忽略不甘，真空中的光速 c=3.00M08m/s,试计算该系列核反应完成后释放的能量。【答案】3.95M012J【解析】为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系统反应最终等效为4pa+2e+2y设反应后释放的能量为 Q,根据质能关系和能量守恒得4mpc2=

11、md+2mec2+Q代入数值可得Q=3.95X1012J12.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，上夸克带电为一 e,下夸克带电为-e,33e 为电子所带电量的大小，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 I,1=1.5X1015m.试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）【答案】上夸克间静电力 F=46N,为斥力上、下夸克间静电力为 23N,为吸力u 或夸克 d）和一个反夸克（反夸克U或反夸克d）组成的,它们的带电荷量如表所示，表中 e 为元电荷.【答案】uddU粒子十兀一兀udud带电荷量+e一 e+韭韭3e32e一3+-3组成.和和组成， 兀

12、一由t解析】质子带电为+巧所以它是由2个上夸克和1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，这时上萼克与上萼克之间的静电力应为22exeAFun二-尸9代人数11解得F砸二46M,为阶力2色o上、下弯克之间的静电力收二卜3代人数值解得；F，=23N为吸引力.13.天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀。星体的退行速度v 和它们离我们的距离 r 成正比，即v=Hr。式中 H 为一常量称为哈勃常数，已由天文观察测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。（1）由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄 T,其计算式是什么？（2）根据观测，哈勃常数 H=3X10-2米/（秒光年）淇中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为多少年？【答案】(1)T=(2)1X1010年【解析】（1）由于爆炸