人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子精品同步训练题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子精品同步训练题，共47页。


一、“基本”粒子
1．人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，把它们叫作“基本粒子”．
2．随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成，并发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构．
二、发现新粒子
1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子，后来发现了超子等．
三、粒子的分类
1．强子：是参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用的粒子．质子和中子都是强子．
2．轻子：不参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用．电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子．
3．规范玻色子：是传递各种相互作用的粒子，如光子、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子．
4．希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发．
四、夸克与粒子物理标准模型
1．夸克、夸克模型：1964年，美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作夸克．
2．粒子物理标准模型是一整套关于粒子的理论．其中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子．
判断下列说法的正误．
(1)目前，人们认为粒子界由夸克、强子、轻子构成．( × )
(2)强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子．( √ )
(3)电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子．( × )
(4)夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍．( × )
一、新粒子的发现及分类
1．新粒子的发现
2.粒子的分类
例1 现在，科学家们正在设法探寻“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等的电荷量，但电荷的符号相反，据此，若有反α粒子，它的质量数为________，电荷数为________．
答案 4 －2
解析 α粒子质量数为4，电荷数为＋2，根据反物质的概念可知反α粒子的质量数为4，电荷数为－2.
例2 关于粒子，下列说法中正确的是( )
A．光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子
B．质量比核子大的粒子都参与强相互作用
C．强子、轻子都由夸克组成
D．许多粒子都存在反粒子
答案 D
解析 质子、中子本身有复杂结构，选项A错误；τ子的质量比核子的质量大，但它属于轻子，不参与强相互作用，选项B错误；现代实验还没有发现轻子的内部结构，选项C错误．
例3 (多选)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．质子是带电的强子
D．光子是希格斯玻色子
答案 BC
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错误，B正确；不同的夸克组成的强子，有的带电，有的不带电，质子是带正电的强子，故C正确；光子是规范玻色子，故D错误．
例4 为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪(AMS)在太空中寻找“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
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.
二、夸克模型
1．夸克的提出：1964年美国物理学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子是由夸克构成的．
2．夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)．
3．夸克所带电荷：夸克所带的电荷是元电荷的＋eq \f(2,3)或－eq \f(1,3).例如，上夸克带的电荷量为＋eq \f(2e,3)，下夸克带的电荷量为－eq \f(e,3).
4．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．
例5 (多选)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 \x\t(u)或反夸克eq \x\t(d))组成的，它们的带电荷量如表所示，表中e为元电荷.
下列说法正确的是( )
A．π＋由u和eq \x\t(d)组成 B．π＋由d和eq \x\t(u)组成
C．π－由u和eq \x\t(d)组成 D．π－由d和eq \x\t(u)组成
答案 AD
解析 因π＋介子带有＋e的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，则夸克u带＋eq \f(2,3)e和反夸克eq \x\t(d)带＋eq \f(1,3)e合成电荷量为＋e，那么π＋介子是由夸克u和反夸克eq \x\t(d)组成的；同理，π－介子由夸克d和反夸克eq \x\t(u)组成，所以A、D正确．
针对训练 (多选)质子和中子属于强子，强子是由更基本的粒子——夸克组成．根据夸克模型，夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克．它们的带电荷量分别为－eq \f(e,3)或＋eq \f(2,3)e，电荷量e为元电荷．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＋eq \f(2e,3)
B．下夸克的电荷量为－eq \f(e,3)
C．上夸克的电荷量为－eq \f(e,3)
D．下夸克的电荷量为＋eq \f(2e,3)
答案 AB
解析 根据质子带电荷量为＋e和中子不带电，设上、下夸克的电荷量分别为q1、q2，则有2q1＋q2＝＋e，q1＋2q2＝0，解得q1＝＋eq \f(2,3)e，q2＝－eq \f(e,3)，故选A、B.
例6 太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子．若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向( )
A．一定与μ子同方向B．一定与μ子反方向
C．一定与μ子在同一直线上D．不一定与μ子在同一直线上
答案 C
解析 根据题中给出的信息，中微子在衰变过程中分裂为μ子和τ子，符合动量守恒定律，mv0＝mμvμ＋mτvτ，因此mτvτ＝mv0－mμvμ，当μ子与中微子速度方向相同时，则τ子运动方向与μ子运动方向只能是同向或反向，即在同一直线上，但由于不知道中微子和μ子的动量大小，因此具体方向无法判断，所以A、B、D错误，C正确．发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪50年代后
新粒子
反粒子
μ子
K介子与π介子
超子
基本特点
质量、寿命、自旋等物理性质与对应粒子相同，而电荷等其他性质相反
比质子的质量小
质量介于电子与质子之间
质量比质子大
分类
参与的相互作用
发现的粒子
备注
强子
参与强相互作用
质子、中子等
强子有内部结构，由“夸克”构成
轻子
不参与强相互作用
电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子
未发现内部结构
规范玻色子
传递各种相互作用
光子、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子等
光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用
希格斯玻色子
是希格斯场的量子激发
粒子
π＋
π－
u
d
eq \x\t(u)
eq \x\t(d)
带电荷量
＋e
－e
＋eq \f(2e,3)
－eq \f(e,3)
－eq \f(2e,3)
＋eq \f(e,3)