5.5“基本”粒子（解析版）.docx

1、5.5 “基本”粒子知识点一、“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3、发现新粒子1932年发现了正电子，1937年发现了子,1947年发现了K介子和介子，后来发现了超子等知识点二、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、子、子中微子以及子和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

2、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知识点三、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新粒子的发现及分类1新粒子的发现发现时间1932年1937年1947年20世纪60年代后新粒子反粒子子K介子与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2.粒子的分类分类参与的相互作用发现的粒

3、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、子、子中微子、子、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、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例题1 （2023嘉定区二模）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”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反。据此，若有反粒子，它的质量数和电荷数分别为（）A4，2B4，2C4，2D4，2【解答】解：粒子是质量数为4，带2个单位正电荷，所以反粒子

4、，它的质量数为4，电荷为2，故B正确，ACD错误。故选：B。例题2 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的过程中衰变成一个子和一个子。若在衰变过程中子的速度方向与中微子的速度方向一致，则子的运动方向（）A一定与子的方向相同B一定与子的方向相反C一定与子在同一直线上D不一定与子在同一直线上【解答】解：中微子转化为一个子和一个子过程中动量守恒，已知子的运动方向与中微子原来的方向一致，由于不知中微子和子的动量大小，所以只能得出子的运动方向与中微子方向在同一直线上，可能与中微子同向也可能反向，故C正确、ABD错误。故选：C。例题3 195

5、3年莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用在衰变中产生的中微子与水中 11H的核反应，间接证实了几乎没有质量且不带电的中微子的存在。中微子与水中的 11H发生核反应的方程式为：中微子+ 11H +10e+_，则方程式中空缺的粒子为（）A -10eB 01nC 11HD 12H【解答】解：根据质量数守恒、电荷数守恒，可知中微子的质量数为：1+01，电荷数为1+（1）0，故10n，故B正确，ACD错误。故选：B。例题4 目前普遍认为，原子核中的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夸克带电荷量为+23e，d夸克带电荷量为-13e，e为元电荷。下列论断中可能正确

6、的是（）A质子由1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1个u夸克和1个d夸克组成【解答】解：由质子带一个单位正电荷，中子不带电，设质子中u夸克、d夸克个数分别是x、y，x、y取正整数，则x23e+y（-13e）1，解得x2、y1；设中子中u夸克d夸克个数分别是m、n，m、n取正整数。m（23e）+n（-13e）0，解得m1、n2，故选：B。例题5 氚核发生衰变除了产生粒子和新核外，还会产生质量数和

7、电荷数都是0的反中微子Ve若氚核在云室中发生衰变后，产生的反中微子和粒子的运动方向在同一条直线上，设反中微子的动量为P1，粒子动量为P2，则。（）A上述核反应方程为 13H+ 01n -10e+ 24He+VeB粒子在云室中穿过会留下清晰的路径，此体现了粒子的波动性C氚核内部某个中子转变为质子时，会向外发射粒子D新核的动量为P1P2【解答】解：A、根据质量数与质子数守恒，则氚发生衰变的衰变方程： 13H -10e+23He+Ve，故A错误；B、粒子在云室中穿过会留下清晰的径迹，体现出实物粒子的粒子性，故B错误；C、衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，这种转化产生的电子发射

8、到核外，就是粒子，故C正确；D、衰变过程中动量守恒，0P1+P2+P；所以新核的动量大小为PP1P2，故D错误；故选：C。例题6 （2022天津模拟）按照夸克模型，质子、中子都是由上夸克和下夸克这两种夸克组成，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是1.51015m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力。【解答】解：根据质子带电量为+e，且有三个夸克组成，所以一个质子内部包含两个上夸克，一个下夸克。相邻两个上夸克之间的静电力为F1k(23e)2r2=9109491.6210-382.2510-30N46N

9、相邻上夸克和下夸克之间的静电力F2k23e13er2=9109291.6210-382.2510-30N23N答：相邻两个上夸克之间的静电力为46N；相邻上夸克和下夸克之间的静电力为23N。1. 如图所示，中子内有一个电荷量为+23e的上夸克和两个电荷量为-13e的下夸克，3个夸克都分布在半径为r的同一圆周上，则3个夸克在其圆心处产生的电场强度为（）Aker2Bke3r2Cke9r2D2ke3r2【解答】解：由点电荷的场强决定式可知，B、C处两个下夸克在O点的电场强度大小均为E=kQr2，方向夹角120，合场强沿AO方向，大小为E=kQr2，A处的上夸克在O点的电场强度同样沿AO方向，大小为1

10、3mg，所以三个夸克O处产生的电场强度为同向的E=kQr2和13mg叠加，结果是F=kQqr2，故A正确，BCD错误。故选：A。2. （多选）按照现代的粒子理论，可以将粒子分为三大类：媒介子、轻子和强子，质子和中子属于强子。强子是由更基本的粒子夸克组成。根据夸克理论，夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、底夸克和顶夸克它们的带电量分别为13e或23e，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不正确的是（）A上夸克的电荷量为+23eB下夸克的电荷量为-13eC上夸克的电荷量为-23eD下夸克的电荷量为+23e【解答】解：

11、由题意可知，质子带电量为+e，且一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，即为2（+23e）-13e=+e；同理，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成，即为2（-13e）+23e=0；故AB正确，CD错误，本题选择错误的，故选：CD。3. 质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：F=0，0rr1-F0，r1rr20，rr2式中F0为大于零的常量，负号表示引力用

12、E表示夸克间的势能，令E0F0（r2r1），取无穷远为势能零点下列Er图示中正确的是（）ABCD【解答】解：从无穷远处电势为零开始到rr2位置，由F的表达式可知，两夸克之间的相互作用力F0，则知势能恒定为零；在rr2到rr1过程中，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此部分图象为A、B选项中所示；rr1之后，F0，势能不变，恒定为U0，由引力做功等于势能将少量，故U0F0（r2r1）。故B正确。故选：B。4. 放射性物质已经广泛应用于工农业生产中，对放射性的应用，下列说法不正确的是（）A放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射B对放射性的废料，要装入特制的

13、容器并埋入深地层进行处理C射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置D对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的【解答】解：A、在大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用。放射性也能损伤剂量单位遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害，故A错误；B、放射性的废料仍然有放射性，故对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理，故B正确；C、放射性会向各个方向放射射线，故射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置，故C正确；D、放射性废物中的放射性物质，采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏，只有通过放射

14、性核素的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平。而许多放射性元素的半衰期十分长，并且衰变的产物又是新的放射性元素，所以放射性废物与其它废物相比在处理和处置上有许多不同之处；故对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的，故D正确；本题选错误的，故选：A。5. 一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.11030kg，求两个夸克相距1.01016m时的万有引力约为（）已知万有引力常量G6.671011Nm2/kg2A3.41039NB3.41037NC3.51039ND3.51037N【解答】解：两夸克间的万有引力为：FGm1m2r2=6.6710117.110-307.1

15、10-30(1.010-16)2N3.41037N，故B正确，ACD错误。故选：B。6. 一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.11030kg，则两个夸克相距1.01016m时的万有引力约为（引力常量G6.671011Nm2/kg2）（）A3.4109NB1.71035NC3.41037ND4.91039N【解答】解：两夸克间的万有引力：FGm1m2r2=6.6710117.110-307.110-30(1.010-16)23.41037N，故C正确，ABD错误；故选：C。7. 已经证实质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为23e，下夸克带电为-13e，e为电子所带电荷量的大小，即质子所带电荷量。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，三个夸克组成等边三角形。L1.51015m，静电力常量K9.0109Nm2/c2，e1.61019c试求：画出质子的三个夸克的组成图形，夸克用小圆圈表示，并在每个夸克旁标出该夸克所带电量；计算质子内每相邻两个夸克之间的静电力。【解答】解：画出质子的三个夸克的组成图形如图所示：两个上夸克之间的静电力为F1=k23e23eL2=45.5 N，是排斥力；上夸克与下夸克之间的静电力为F2=k13e13eL2=22.8 N，是吸引力。