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第十五章第四节 粒子物理简介
题型1 “基本”粒子
▉题型1 “基本”粒子
【知识点的认识】
1、基本粒子概念的发展
（1）古代对物质结构的猜想
我国夏朝：金、木、水、火、土五行学说
古希腊：水、火、土、空气组成物质
（德谟克利特）提出了原子论（公元前3世纪）
（2）近代对物质结构的认识
道尔顿的原子论：每一种元素都代表一种特定的原子，不同元素的原子的性质不同．
（3）现代对物质结构认识的飞跃
1911年，卢瑟福的原子核式结构模型﹣﹣原子由原子核和电子组成；
1932年，确认中子的存在﹣﹣原子核由中子和质子组成；（三种基本粒子）
1932年，安德森发现正电子； 子、π介子和第一个奇异粒子被发现；
20世纪50年代以后，夸克的发现﹣﹣构成物质的基本粒子共有12种，包括6种轻子和6 种夸克．至目前，尚未发现这12种粒子有内部结构．
2、基本粒子的分类
（1）轻子
（2）夸克
（3）规范粒子
（4）Higgs粒子（未发现）
3．轻子
轻子﹣﹣不参与强相互作用的粒子．6种轻子按其发现的年代和性质，分为三代；轻子同一代之间才发生相互作用．
3.1、电子的发现
（1）电子是最早发现的基本粒子．1897年汤姆逊在测定阴极射线粒子荷质比时发现．
电子的静止质量为
电子带负电荷e＝1.60217733（49）×10﹣19c．
（2）正电子的发现
1928年，狄拉克从理论上预言了正电子的存在；
1932年安德森在宇宙射线中发现了正电子．
正电子的质量与电子相等．
正电子带与电子等量的正电荷．
3.2、μ子和τ子的发现
μ子有带负电的和带正电的两种，不参与强相互作用．质量比质子重207倍．μ 子和电子具有相同的性质，但不可能以一种简单的方式衰变成单个电子．
τ子是1975年在美国电子对撞机上发现的．它的质量比许多重子的质量还要大得多．带一个单位电荷．
3.3、中微子 ν
在研究β衰变时，对能量守恒定律产生怀疑时提出的．1931年，泡里认为，在β衰变过程中，同时发射了一个质量很小（质量为零或接近零）的中性粒子，后来费米将它称为中微子．这样，原子核β衰变过程中就保持了能量和动量守恒．例如，中子的衰变过程可表示为．
4．夸克
（1）强相互作用和强子
核子（中子和质子）间存在着很强的吸引力﹣﹣强相互作用．强相互作用的特点是：
①短程力（力程为10﹣15m）
很强（约为电磁力强度的100倍）
很快（作用时间约10﹣23s）
②与电荷无关
③具有饱和性．
1．中子内有一个电荷量为的上夸克和两个电荷量为的下夸克，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．下图给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解答】解：三个夸克都在半径为r的同一圆周，形成了等边三角形，
电荷量为 的下夸克受到另一个电荷量为 的下夸克的库仑斥力F1和电荷量为 的上夸克库仑引力F2。
根据库仑定律得：F1F2
根据力的合成得F1和F2的合力方向竖直向上，
据对称性另一个下夸克受静电作用力的方向也是竖直向上。故A、C、D错误，B正确。
故选：B。
2．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：
式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U0＝F0（r2﹣r1），取无穷远为势能零点．下列U﹣r图示中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解答】解：从无穷远处电势为零开始到r＝r2位置，由F的表达式可知，两夸克之间的相互作用力F＝0，则知势能恒定为零；
在r＝r2到r＝r1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；
r＜r1之后，F＝0，势能不变，恒定为﹣U0，由引力做功等于势能减少量，故U0＝F0（r2﹣r1）。故B正确。
故选：B。
3．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，d夸克带电荷量为，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
【答案】B
【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xy×（）＝1，
解得x＝2、y＝1；
设中子中u夸克d夸克个数分别是m、n，m、n取正整数。
m×（）+n×（）＝0，
解得m＝1、n＝2，
故选：B。
4．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式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用E表示夸克间的势能，令E0＝F0（r2﹣r1），取无穷远为势能零点．下列E﹣r图示中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解答】解：从无穷远处电势为零开始到r＝r2位置，由F的表达式可知，两夸克之间的相互作用力F＝0，则知势能恒定为零；
在r＝r2到r＝r1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；
r＜r1之后，F＝0，势能不变，恒定为﹣U0，由引力做功等于势能将少量，故U0＝F0（r2﹣r1）。故B正确。
故选：B。
5．中子内有一个电荷量为e的上夸克和两个电荷量为e下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图1所示．图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解答】解：三个夸克都在半径为r的同一圆周，形成了等边三角形，
电荷量为的下夸克受到另一个电荷量为的下夸克的库仑斥力F1和电荷量为的上夸克库仑引力F2。
根据库仑定律得
F1F2
根据力的合成得F1和F2的合力方向竖直向上，
据对称性另一个下夸克受静电作用力的方向也是竖直向上。故A、B、D错误，C正确。
故选：C。
6．如图所示，中子内有一个电荷量为的上夸克和两个电荷量为的下夸克，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（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【解答】解：一个下夸克在圆心处产生的电场强度大小为E1，两个电荷量为的下夸克在圆心处产生的合场强大小为E2＝E1，方向沿A→O．电荷量为的上夸克在圆心处产生的电场强度大小为E3，方向沿A→O，所以3个夸克在其圆心处产生的电场强度大小E＝E2+E3，方向沿A→O。
故选：A。
7．阴极射线中粒子的实质是（　　）
A．核外电子 B．β粒子 C．正电子 D．光子
【答案】A
【解答】解：阴极射线中粒子的实质是核外电子，故A正确，BCD错误。
故选：A。
8．介子有两个夸克构成，而夸克之间的相互作用相当复杂。研究介子可通过用高能电子与之作非弹性碰撞来进行。由于碰撞过程难于分析，为掌握其主要内涵，人们发展了一种简化了的“分粒子”模型。其主要内容为：电子只和介子的某部分（比如其中一个夸克）作弹性碰撞。碰撞后的夸克再经过介子内的相互作用把能量和动量传给整个介子。
该物理现象可用下面的典型模型来描述如图所示：一个质量为M及动能为E的电子，与介子的一个质量为m1的夸克作弹性碰撞，介子里另一个夸克的质量为m2（m1≠m2），夸克间以一无质量的弹簧相连。碰撞前夸克处于静止状态，弹簧处于静止状态，弹簧处于自然长度L．所有运动都是一维的，忽略一切相对论效应。则碰撞后运动过程中夸克m2可能具有的动能为（　　）
A．
B．EkE
C．Ek
D．Ek
【答案】B
【解答】解：以电子和夸克m1组成的系统为研究对象。
设碰撞前电子的速度为V0，碰撞后电子的速度为V1，夸克m1的速度为V2
由动量守恒定律可知：
Mv0＝Mv+m1v1
由于发生弹性碰撞，碰撞前后系统动能不变
MMv2m1
ME
v1
m1和m2作用过程中，弹簧第一次恢复原长时m2的动能最大，
由动量守恒定律可知：
m1v1＝m1v′1+m2v2，
根据能量守恒得：m1m1m2
解得：v2
所以m1的夸克的动能是Ekm2
解得：EkE，故B正确，ACD错误
故选：B。
（多选）9．已知π+、π﹣介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，质子、中子都是由三个夸克组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。
π+ π﹣ u d
带电量 +e ﹣e e e e e
下列说法正确的是（　　）
A．π+由u和组成
B．π﹣由d和组成
C．质子由2个d和1个u组成
D．中子由2个d和1个u组成
【答案】ABD
【解答】解：A、分析题中表格，由题意可知，π+介子带正电，电荷量为元电荷的电量，由u和组成，故A正确；
B、π﹣介子带负电，电荷量为元电荷的电量，由d和组成，故B正确；
C、质子带正电，电荷量为元电荷的电量，如果由2个d和1个u组成，则不带电，故C错误；
D、中子不带电，由2个d和1个u组成，故D正确。
故选：ABD。
（多选）10．关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有（　　）
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体辐射的强度与波长无关
D．黑体辐射无任何实验规律
【答案】AB
【解答】解：A、黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大。故A正确；
B、随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故B正确；
C、随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，黑体热辐射的强度与波长有关，故C错误；
D、黑体辐射有实验依据。故D错误。
故选：AB。
（多选）11．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（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电量如表所示，表中e为元电荷。
π+ π﹣ u d
带电量 +e ﹣e
下列说法正确的是（　　）
A．π+由u和组成 B．π+由d和组成
C．π﹣由u和组成 D．π﹣由d和组成
【答案】AD
【解答】解：由题意可知，π+带电量为+e，故由u和组成；π﹣带电量为﹣e，故由d和组成组成，故AD正确，BC错误。
故选：AD。
（多选）12．研究物质结构是物理学的一个基本任务，下列关于物质结构的认识正确的是（　　）
A．电子的发现证实原子是可以再分的
B．天然放射现象的发现说明原子是可以再分的
C．α粒子散射实验否定了原子的葡萄干蛋糕模型
D．质子和中子是目前人类认识到的最小粒子
【答案】AC
【解答】解：A、在探索微小粒子的过程中，人们首先发现了电子，进而认识到原子是由电子和原子核组成的，故A正确；
B、天然放射现象使人们认识到原子核有复杂的结构，故B错误；
C、根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，从而否定了原子的葡萄干蛋糕模型，故C正确；
D、目前人类已认识到质和中子还可以再分，质子和中子是由夸克组成的；故D错误；
故选：AC。
（多选）13．美国费米国家加速器实验室于2008年8月宣布，在对撞实验中发现一种新型粒子﹣﹣欧米伽b重子，这是迄今为止物理学界发现的质量最大的重子．这一发现也证实夸克模型是成功的．
1961年，理论物理学家提出夸克模型，指出重子是由3个夸克组成的亚原子粒子．现代物理学认为，夸克共分6种3类：上夸克、下夸克；粲夸克、奇异夸克；顶夸克、底夸克（如下表）．质子由两个上夸克加一个下夸克组成，而中子的构成是两个下夸克加一个上夸克，因此人类目前所接触的物质都是由第一类夸克组成的．此次对撞实验发现的新型粒子是由2个奇异夸克和1个底夸克组成．这是物理学界首次发现由后两类夸克混合组成的重子．注：1G＝109
符号 中文名称 英文名称 带电量（e） 质量（GeV/c2）
u 上夸克 up +2/3 0.004
d 下夸克 down ﹣1/3 0.008
c 粲夸克 charm +2/3 1.5
s 奇异夸克 strange ﹣1/3 0.15
t 顶夸克 top +2/3 176
b 底夸克 bottom ﹣1/3 4.7
根据以上信息可以判定（　　）
A．欧米伽b重子的带电量为﹣e
B．欧米伽b重子的质量是质子质量的250倍
C．欧米伽b重子的质量是中子质量的250倍
D．质量单位GeV/c2可由质能方程E＝mc2得知1 GeV/c2＝1.78×10﹣27 kg
【答案】ACD
【解答】解：A、欧米伽b重子是由2个奇异夸克和1个底夸克组成；而一个奇异夸克带电量为和1个底夸克带电量为，
因此欧米伽b重子的带电量为e，故A正确；
B、欧米伽b重子是由2个奇异夸克和1个底夸克组成；则一个奇异夸克质量为0.15GeV/c2和1个底夸克带电量为4.7 GeV/c2，
因此欧米伽b重子质量为5GeV/c2，而质子由两个上夸克加一个下夸克组成，则质子的质量为0.016GeV/c2，所以欧米伽b重子的质量是质子质量的312.5倍，故B错误；
C、欧米伽b重子是由2个奇异夸克和1个底夸克组成；则一个奇异夸克质量为0.15GeV/c2和1个底夸克带电量为4.7 GeV/c2，
因此欧米伽b重子质量为5GeV/c2，而中子由两个下夸克加一个上夸克，则质子的质量为0.02GeV/c2，所以欧米伽b重子的质量是质子质量的250倍，故C正确；
D、由质能方程E＝mc2得：m，可知，质量单位GeV/c2．1 GeV＝109×1.6×10﹣19J＝1.6×10﹣10J，那么1 GeV/c2，故D正确；
故选：ACD。
14．恒星的颜色与 　它表面的温度　 密切有关，最冷的恒星（大约3200℃），在天空中呈现暗红色。表面温度5500℃的太阳发出白光。太空中最热的恒星（表面温度高于10000℃）则会呈现 　偏蓝　 色。
【答案】它表面的温度，偏蓝。
【解答】解：恒星表面的颜色与它表面的温度有关，最热的恒星则会呈现偏蓝色。
故答案为：它表面的温度，偏蓝。
15．原子核是由 　质子　 和 　中子　 组成，原子核的电荷数就是核内的 　质子　 数，原子核核内的核子数就是原子核的 　质量　 数．
【答案】质子；中子；质子；质量
【解答】解：原子由原子核和电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成；原子核的质量数等于质子数加中子数，即质量数等于核子数，而电荷数等于质子数．
故答案为：质子；中子；质子；质量
16．已经证实，质子、中子都是由“上夸克”和“下夸克”两种夸克组成的，上夸克带电为2e/3，下夸克带电为﹣e/3，e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l，l＝1.5×10﹣15m，则质子中有两个 　上　 夸克，上夸克和下夸克之间的静电力大小为 　23　 N．（k＝9.0×109N m2/C2，e＝1.6×10﹣19C）
【答案】上；23
【解答】解：质子带电为+e，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的。
上夸克与下夸克之间的静电力为：
Fnd＝k代入数值，得Fnd＝23N
故答案为：上；23
17．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e，下夸克带电为e，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。L＝1.5×10﹣15m，静电力常量K＝9.0×109Nm2/c2，e＝1.6×10﹣19c．试求：
①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；
②计算质子内每相邻两个夸克之间的静电力。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：①画出质子的三个夸克的组成图形如图所示：
②两个上夸克之间的静电力为F145.5 N，是排斥力；
上夸克与下夸克之间的静电力为F222.8 N，是吸引力。
答：①画出质子的三个夸克的组成图形如图所示；
②两个上夸克之间的静电力为45.5 N，是排斥力；上夸克与下夸克之间的静电力为22.8 N，是吸引力。
18．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，下夸克带电为，e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l，l＝1.5×10﹣15m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）
【答案】见试题解答内容
【解答】解：质子带电为+e，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。这时上夸克与上夸克之间的静电力应为：
①
代入数值，得：Fm＝46N，为斥力，
上夸克与下夸克之间的静电力为：
③
代入数值，得Fnd＝23N，为吸力。
答：上夸克之间的斥力为Fm＝46N，上夸克和下夸克之间的引力为Fnd＝23N。
19．一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.1×10﹣30kg，求两个夸克相距1.0×10﹣16m时的万有引力。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：由万有引力公式可得：
FN＝3.36×10﹣37N
答：两个夸克间的万有引力为3.36×10﹣37N。
20．最新研究表明，中子内有一个电荷量为e的上夸克和两个电荷量为e的下夸克，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．试在图中准确画出，左边一个e夸克，所受另外两个夸克粒子对其的静电作用力以及静电力的合力．（作图时，力矢量的相对关系要求准确）
【答案】见试题解答内容
【解答】解：三个夸克都在半径为r的同一圆周，形成了等边三角形，
电荷量为e的下夸克受到另一个电荷量为e的下夸克的库仑斥力F1
和电荷量为e的上夸克库仑引力F2．
根据库仑定律得：F1F2
根据库仑定律，则有：F1，F2
根据力的合成得F1和F2的合力方向竖直向上，且合力的大小为：F．
答：所受另外两个夸克粒子对其的静电作用力分别为与，以及静电力的合力．第十五章第四节 粒子物理简介
题型1 “基本”粒子
▉题型1 “基本”粒子
【知识点的认识】
1、基本粒子概念的发展
（1）古代对物质结构的猜想
我国夏朝：金、木、水、火、土五行学说
古希腊：水、火、土、空气组成物质
（德谟克利特）提出了原子论（公元前3世纪）
（2）近代对物质结构的认识
道尔顿的原子论：每一种元素都代表一种特定的原子，不同元素的原子的性质不同．
（3）现代对物质结构认识的飞跃
1911年，卢瑟福的原子核式结构模型﹣﹣原子由原子核和电子组成；
1932年，确认中子的存在﹣﹣原子核由中子和质子组成；（三种基本粒子）
1932年，安德森发现正电子； 子、π介子和第一个奇异粒子被发现；
20世纪50年代以后，夸克的发现﹣﹣构成物质的基本粒子共有12种，包括6种轻子和6 种夸克．至目前，尚未发现这12种粒子有内部结构．
2、基本粒子的分类
（1）轻子
（2）夸克
（3）规范粒子
（4）Higgs粒子（未发现）
3．轻子
轻子﹣﹣不参与强相互作用的粒子．6种轻子按其发现的年代和性质，分为三代；轻子同一代之间才发生相互作用．
3.1、电子的发现
（1）电子是最早发现的基本粒子．1897年汤姆逊在测定阴极射线粒子荷质比时发现．
电子的静止质量为
电子带负电荷e＝1.60217733（49）×10﹣19c．
（2）正电子的发现
1928年，狄拉克从理论上预言了正电子的存在；
1932年安德森在宇宙射线中发现了正电子．
正电子的质量与电子相等．
正电子带与电子等量的正电荷．
3.2、μ子和τ子的发现
μ子有带负电的和带正电的两种，不参与强相互作用．质量比质子重207倍．μ 子和电子具有相同的性质，但不可能以一种简单的方式衰变成单个电子．
τ子是1975年在美国电子对撞机上发现的．它的质量比许多重子的质量还要大得多．带一个单位电荷．
3.3、中微子 ν
在研究β衰变时，对能量守恒定律产生怀疑时提出的．1931年，泡里认为，在β衰变过程中，同时发射了一个质量很小（质量为零或接近零）的中性粒子，后来费米将它称为中微子．这样，原子核β衰变过程中就保持了能量和动量守恒．例如，中子的衰变过程可表示为．
4．夸克
（1）强相互作用和强子
核子（中子和质子）间存在着很强的吸引力﹣﹣强相互作用．强相互作用的特点是：
①短程力（力程为10﹣15m）
很强（约为电磁力强度的100倍）
很快（作用时间约10﹣23s）
②与电荷无关
③具有饱和性．
1．中子内有一个电荷量为的上夸克和两个电荷量为的下夸克，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．下图给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是（　　）
A． B．
C． D．
2．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：
式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U0＝F0（r2﹣r1），取无穷远为势能零点．下列U﹣r图示中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．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，d夸克带电荷量为，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
4．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式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用E表示夸克间的势能，令E0＝F0（r2﹣r1），取无穷远为势能零点．下列E﹣r图示中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
5．中子内有一个电荷量为e的上夸克和两个电荷量为e下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图1所示．图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，中子内有一个电荷量为的上夸克和两个电荷量为的下夸克，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（　　）
A． B． C． D．
7．阴极射线中粒子的实质是（　　）
A．核外电子 B．β粒子 C．正电子 D．光子
8．介子有两个夸克构成，而夸克之间的相互作用相当复杂。研究介子可通过用高能电子与之作非弹性碰撞来进行。由于碰撞过程难于分析，为掌握其主要内涵，人们发展了一种简化了的“分粒子”模型。其主要内容为：电子只和介子的某部分（比如其中一个夸克）作弹性碰撞。碰撞后的夸克再经过介子内的相互作用把能量和动量传给整个介子。
该物理现象可用下面的典型模型来描述如图所示：一个质量为M及动能为E的电子，与介子的一个质量为m1的夸克作弹性碰撞，介子里另一个夸克的质量为m2（m1≠m2），夸克间以一无质量的弹簧相连。碰撞前夸克处于静止状态，弹簧处于静止状态，弹簧处于自然长度L．所有运动都是一维的，忽略一切相对论效应。则碰撞后运动过程中夸克m2可能具有的动能为（　　）
A．
B．EkE
C．Ek
D．Ek
（多选）9．已知π+、π﹣介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，质子、中子都是由三个夸克组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。
π+ π﹣ u d
带电量 +e ﹣e e e e e
下列说法正确的是（　　）
A．π+由u和组成
B．π﹣由d和组成
C．质子由2个d和1个u组成
D．中子由2个d和1个u组成
（多选）10．关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有（　　）
A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加
B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．黑体辐射的强度与波长无关
D．黑体辐射无任何实验规律
（多选）11．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（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电量如表所示，表中e为元电荷。
π+ π﹣ u d
带电量 +e ﹣e
下列说法正确的是（　　）
A．π+由u和组成 B．π+由d和组成
C．π﹣由u和组成 D．π﹣由d和组成
（多选）12．研究物质结构是物理学的一个基本任务，下列关于物质结构的认识正确的是（　　）
A．电子的发现证实原子是可以再分的
B．天然放射现象的发现说明原子是可以再分的
C．α粒子散射实验否定了原子的葡萄干蛋糕模型
D．质子和中子是目前人类认识到的最小粒子
（多选）13．美国费米国家加速器实验室于2008年8月宣布，在对撞实验中发现一种新型粒子﹣﹣欧米伽b重子，这是迄今为止物理学界发现的质量最大的重子．这一发现也证实夸克模型是成功的．
1961年，理论物理学家提出夸克模型，指出重子是由3个夸克组成的亚原子粒子．现代物理学认为，夸克共分6种3类：上夸克、下夸克；粲夸克、奇异夸克；顶夸克、底夸克（如下表）．质子由两个上夸克加一个下夸克组成，而中子的构成是两个下夸克加一个上夸克，因此人类目前所接触的物质都是由第一类夸克组成的．此次对撞实验发现的新型粒子是由2个奇异夸克和1个底夸克组成．这是物理学界首次发现由后两类夸克混合组成的重子．注：1G＝109
符号 中文名称 英文名称 带电量（e） 质量（GeV/c2）
u 上夸克 up +2/3 0.004
d 下夸克 down ﹣1/3 0.008
c 粲夸克 charm +2/3 1.5
s 奇异夸克 strange ﹣1/3 0.15
t 顶夸克 top +2/3 176
b 底夸克 bottom ﹣1/3 4.7
根据以上信息可以判定（　　）
A．欧米伽b重子的带电量为﹣e
B．欧米伽b重子的质量是质子质量的250倍
C．欧米伽b重子的质量是中子质量的250倍
D．质量单位GeV/c2可由质能方程E＝mc2得知1 GeV/c2＝1.78×10﹣27 kg
14．恒星的颜色与 　　 密切有关，最冷的恒星（大约3200℃），在天空中呈现暗红色。表面温度5500℃的太阳发出白光。太空中最热的恒星（表面温度高于10000℃）则会呈现 　　 色。
15．原子核是由 　　 和 　　 组成，原子核的电荷数就是核内的 　　 数，原子核核内的核子数就是原子核的 　　 数．
16．已经证实，质子、中子都是由“上夸克”和“下夸克”两种夸克组成的，上夸克带电为2e/3，下夸克带电为﹣e/3，e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l，l＝1.5×10﹣15m，则质子中有两个 　　 夸克，上夸克和下夸克之间的静电力大小为 　 N．（k＝9.0×109N m2/C2，e＝1.6×10﹣19C）
17．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e，下夸克带电为e，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。L＝1.5×10﹣15m，静电力常量K＝9.0×109Nm2/c2，e＝1.6×10﹣19c．试求：
①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；
②计算质子内每相邻两个夸克之间的静电力。
18．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，下夸克带电为，e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l，l＝1.5×10﹣15m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）
19．一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.1×10﹣30kg，求两个夸克相距1.0×10﹣16m时的万有引力。
20．最新研究表明，中子内有一个电荷量为e的上夸克和两个电荷量为e的下夸克，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．试在图中准确画出，左边一个e夸克，所受另外两个夸克粒子对其的静电作用力以及静电力的合力．（作图时，力矢量的相对关系要求准确）

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