2024版新教材高中物理第五章原子核微点17夸克与粒子物理标准模型课时作业新人教版选择性必修第三册

微点17夸克与粒子物理标准模型1．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eq\o(u,\s\up6(－))或反夸克eq\o(d,\s\up6(－)))组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷．π＋π－udeq\o(u,\s\up6(－))eq\o(d,\s\up6(－))带电荷量＋e－e＋eq\f(2,3)e－eq\f(1,3)e－eq\f(2,3)e＋eq\f(1,3)e下列说法正确的是()A．π＋由u和eq\o(u,\s\up6(－))组成B．π＋由eq\o(u,\s\up6(－))和d组成C．π－由u和eq\o(d,\s\up6(－))组成D．π－由eq\o(u,\s\up6(－))和d组成2．依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．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行再分的基本粒子B．强子都是带电粒子C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位4．为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪(AMS)在太空中找寻“反物质”，所谓“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，但电荷的符号相反，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5．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夸克所带的电荷量为eq\f(2,3)e，d夸克所带的电荷量为－eq\f(1,3)e，e为元电荷，下列论断中可能正确的是()A．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个d夸克组成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1个d夸克组成6．K－介子衰变方程为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．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RK－与Rπ－之比为2∶1，如图所示，π0介子的轨迹未画出，由此可知π－介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．1∶6微点17夸克与粒子物理标准模型1．答案：D解析：依据各种粒子带电状况，π＋的带电荷量为＋e，故由u和eq\o(d,\s\up6(－))组成；π－的带电荷量为－e，故由eq\o(u,\s\up6(－))和d组成．故选D.2．答案：A解析：宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又阅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氘核，并形成氦核的核时代，之后电子和质子复合成氢原子，最终形成恒星和星系，因此A正确，B、C、D的产生都在A之后，故B、C、D错．3．答案：D解析：由于中子、质子是由不同的夸克组成的，它们不再是基本粒子，夸克模型是探究强子结构的理论，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的不带电，不同夸克带电不同，可能为＋eq\f(2,3)e或－eq\f(1,3)e，说明电子电荷不再是电荷的最小单位．电子、质子和中子是组成物质的不行再分的基本粒子，与结论不相符，选项A错误；强子都是带电粒子，与结论不相符，选项B错误；夸克模型是探究三大类粒子结构的理论，与结论不相符，选项C错误；夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位，与结论相符，选项D正确．4．答案：B解析：反氢原子由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成．故选B.5．答案：B解析：质子eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H所带的电荷量为2×eq\f(2,3)e＋(－eq\f(1,3)e)＝e，中子eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n所带的电荷量为eq\f(2,3)e＋2×(－eq\f(1,3)e)＝0，结合不同夸克的带电荷量可知，选项B正确．6．答案：C解析：因为RK－＝eq\f(m1v1,Be)，Rπ－＝eq\f(m2v2,Be)，它们的半径RK－与Rπ－之比为2∶1，因电荷量相同，则eq\f(pK－,pπ－)＝eq\f(2,1)，K－介子在P点发生衰变，衰变后π－介子的运动方向与K－介子相反，衰变过程动量守恒：pK－＝－pπ－＋pπ0，解得pπ0＝pK－＋pπ－＝3pπ－，所以有eq\f(pπ－,pπ0)＝eq\f(1,3)，选项C正确．核心素养提升1．答案：B解析：中子的电荷数Z＝0，质量数A＝1，核反应遵循电荷数守恒及质量数守恒，计算可得R＝3，故A错误；核反应堆中通过镉棒吸取中子，削减轰击铀核的中子数，最终起到降低实际“传染系数”的作用，故B正确；在链式反应中，当实际“传染系数”R≥1时，反应才能持续发展下去，当实际“传染系数”R<1时，反应将趋于停滞，即R＝1是链式反应持续下去的临界值，故C错误；核反应堆中还可以通过铀棒来限制核反应的速率，事实上就是通过调整铀浓度来限制实际“传染系数”，故D错误．2．答案：AB解析：依据核反应的电荷数和质量数守恒可知，钍233变成铀233的核反应方程式是eq\o\al(\s\up1(232),\s\do1(90))Th＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))neq\o\al(\s\up1(233),\s\do1(91))Pa＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，eq\o\al(\s\up1(233),\s\do1(91))Paeq\o\al(\s\up1(233),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，选项A正确；中间产生的新核镤233(eq\o\al(\s\up1(233),\s\do1(91))Pa)从高能级向低能级跃迁时，放出能量，会伴随γ辐射，选项B正确；整个过程中释放能量，则生成的新核铀233(eq\o\al(\s\up1(233),\s\do1(92))U)更加稳定，则新核铀233(eq\o\al(\s\up1(233),\s\do1(92))U)的结合能大于钍232(eq\o\al(\s\up1(232),\s\do1(90))Th)，选项C错误；在核电站的核反应堆内部，核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发电机转化为电能，故D错误．3．答案：B解析：设该恐龙活着时，单位体积内含有14C为n0个，含有12C为m个，则恐龙活着时14C和12C的存量比为eq\f(n0,m)，现在测得该遗骸单位体积含14C为n个，依据已知条件可得eq\f(n,m)∶eq\f(n0,m)＝eq\f(1,k)，即eq\f(n,n0)＝eq\f(1,k)，再依据半衰期公式可得n＝n0(eq\f(1,2))eq\f(τ,T)，整理t＝eq\f(lgk,lg2)T＝eq\f(lg108000,lg2)×5730年≈eq\f(8000×5730,0.3)年＝1.528×108年，所以该恐龙生存的年头为约距今1.99亿年～1.45亿