人教版高中物理举一反三-选择性必修三专题5.5 ”基本“粒子 （解析版）.pdfVIP

专题5.5基本”粒子

【人教版】

【题型1粒子的形成】

【题型2粒子的分类】

【题型3夸克】

【题型4联系实际】

【题型5反物质】

【题型6综合问题】

【题型1粒子的形成】

【例1】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

【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．

【变式1-1】宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核

、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、

质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子。

根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是()

A．①②③④⑤⑥B．③①④②⑤⑥

C．③④①②⑤⑥D．①③④②⑥⑤

【答案】C

【解析】根据大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒

子，然后按强子时代、轻子时代、核合成时代、混合电离气体、中性氢原子的顺序演化，故

C项正确。故选：C。

【变式1-2】现有的核电站常用的核反应之一是：

23511ν

U＋n→143Nd＋Zr＋3n＋80e＋

920600－1

ν

(1)核反应方程中的是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数

与质量数．

(2)已知铀核的质量为235.0439u，中子的质量为1.0087u，钕(Nd)核的质量为142.9098u，

锆核的质量为89.9047u，试计算1kg铀235裂变释放的能量为多少焦耳？(已知1u质量相

当于931.5MeV的能量，且1u＝1.6606×10－27kg)

【解析】(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90.

(2)1kg铀235中铀核的个数为

1

n＝－≈2.56×1024(个)

235.0439×1.6606×1027

不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212u，释放

的能量为

ΔE＝0.212×931.5MeV≈197.5MeV

则1kg铀235完全裂变释放的能量为

E＝nΔE＝2.56×1024×197.5MeV＝5.056×1026MeV≈8.1×1013J.

【答案】(1)4090(2)8.1×1013J

【变式1-3】太阳内部的核聚变反应可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波辐射的形式

向四面八方辐射出去，其总功率达P＝3.8×1026W.

(1)估算太阳每秒钟的质量亏损．

140

(2)设太阳上的核反应都是4H→He＋2e＋2ν＋28MeV这种形式的反应(ν是中微子，其质量

121

远小于电子质量，是穿透力极强的中性粒子)，地日距离L＝1.5×1011m，试估算每秒钟太阳

垂直照射地面上每平方米有多少中微子到达．

(3)假设原始太阳全部由质子和电子组成，并且只有10%的质子可供“燃烧”，试估算太阳的

寿命(太阳的质量为2.0×1030kg，质子的质量为1.67×10－27kg)．