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人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子同步练习题
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册5 “基本”粒子同步练习题，共15页。试卷主要包含了基本粒子与粒子的分类，发现新粒子，粒子的分类等内容，欢迎下载使用。
基础导学
要点一、基本粒子与粒子的分类
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。
要点二、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。
要点突破
突破一：基本粒子与粒子的分类
1．新粒子的发现
2.粒子的分类
突破二：夸克与粒子物理标准模型
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)。
4．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
新粒子的发现及特点
粒子的分类
典例精析
题型一：基本粒子与粒子的分类
例一．下列说法正确的是（ ）
A．聚变是裂变的逆反应
B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量
C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁
D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子
变式迁移1：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可再分的基本粒子
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
题型二：夸克与粒子物理标准模型
例二．已知介子、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，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。
下列说法正确的是（ ）A．由u和组成B．由和d组成
C．由u和组成D．由和d组成
变式迁移2：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
强化训练
选择题
1、关于粒子，下列说法正确的是( )
A.质子的反粒子的电荷量与质子相同，但带的是负电荷
B.强子都是带电的粒子
C.目前发现的轻子只有8种
D.光子属于轻子
2、原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（ ）
A．裂变过程存在质量亏损，但不一定释放能量
B．U裂变成两个中等质量的原子核，产物可能是Xe和Sr
C．U容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行
3、月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦－3（），2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用＋→＋x或＋→＋y下列说法正确的是( )
A．x是质子
B．y是正电子
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能
D．比的原子核更稳定
4、关于恒星的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．质量越大的恒星，寿命越短
B．质量越大的恒星，寿命越长
C．表面温度比太阳高的恒星呈现出比太阳稍红的颜色
D．表面温度比太阳低的恒星呈现出比太阳稍蓝的颜色
5、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
6、以下说法正确的是（ ）
A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子
B．质子、中子、介子和超子都属于强子
C．现代实验发现强子、轻子都有内部结构
D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子
7、中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破．由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”“人造太阳”采用的核反应方程可能是（ ）
A．B．
C．D．
8、关于宇宙，下列说法中正确的是（ ）
A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年
B．恒星的寿命取决于亮度
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应
D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上
9、“嫦娥五号”返回器于2020年12月带回1731克月球土壤，月球土壤富含的氦元素是理想的热核反应原料，其核反应方程为，则（ ）
A．该核反应类型为重核裂变B．X为质子
C．该核反应可在常温下发生D．X为中子
10、关于近代物理知识下列说法中正确的是（ ）
A．核反应方程中，生成物X的中子数为128
B．铀235吸收慢中子裂变成中等质量原子核的过程中，核子的平均质量变大
C．一个中子可转化成一个质子和一个电子，同时释放出能量
D．在辐射防护中，可以用电磁场来加速、减速以及束缚中子
发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪60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、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
发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪60年代后
新粒子
正电子
μ子
K介子与π介子
超子
基本特点
质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反
比质子的质量小
质量介于电子与核子之间
其质量比质子的质量大很多
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
强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又分为介子和重子两类
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、胶子
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
希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。
基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。
2012年，欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机发现了希格斯玻色子
u
d
带电荷量
5.5“基本”粒子
基础导学
要点一、基本粒子与粒子的分类
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。
要点二、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。
要点突破
突破一：基本粒子与粒子的分类
1．新粒子的发现
2.粒子的分类
突破二：夸克与粒子物理标准模型
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)。
4．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
新粒子的发现及特点
粒子的分类
典例精析
题型一：基本粒子与粒子的分类
例一．下列说法正确的是（ ）
A．聚变是裂变的逆反应
B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量
C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁
D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子
【答案】C
【解析】A．聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错误；
B．实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B错误；
C．实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；
D．质子是最早发现的强子，故D错误。
故选C。
变式迁移1：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可再分的基本粒子
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
【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，可能为或，说明电子电荷不再是电荷的最小单位.
A. 电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子，与结论不相符，选项A错误；
B. 强子都是带电粒子，与结论不相符，选项B错误；
C. 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；
D. 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；
题型二：夸克与粒子物理标准模型
例二．已知介子、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，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。
下列说法正确的是（ ）A．由u和组成B．由和d组成
C．由u和组成D．由和d组成
【答案】D
【解析】根据各种粒子带电情况，的带电荷量为，故由u和组成；的带电荷量为，故由和d组成。
故选D。
变式迁移2：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．
强化训练
选择题
1、关于粒子，下列说法正确的是( )
A.质子的反粒子的电荷量与质子相同，但带的是负电荷
B.强子都是带电的粒子
C.目前发现的轻子只有8种
D.光子属于轻子
答案：A
解析：有的强子带电，有的强子不带电，B项错误；目前发现的轻子只有6种，C项错误；光子属于规范玻色子，D项错误。
2、原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（ ）
A．裂变过程存在质量亏损，但不一定释放能量
B．U裂变成两个中等质量的原子核，产物可能是Xe和Sr
C．U容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行
【答案】B
【解析】
A．裂变过程存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，一定释放能量。故A错误；
B．U裂变成两个中等质量的原子核的裂变反应有许多种，产物有可能是Xe和Sr，故B正确；
C．U容易俘获慢中子而发生裂变释放核能，故C错误；
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越容易进行，故D错误。
故选B。
3、月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦－3（），2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用＋→＋x或＋→＋y下列说法正确的是( )
A．x是质子
B．y是正电子
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能
D．比的原子核更稳定
【答案】C
【解析】
AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为1，电荷数为0，则x为中子；y的质量数为1，电荷数为1，则y为质子，故AB错误；
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能，故C正确；
D．质量数越接近中等核的原子核比结合能越大，则He比He的原子核更稳定，故D错误。
故选C。
4、关于恒星的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．质量越大的恒星，寿命越短
B．质量越大的恒星，寿命越长
C．表面温度比太阳高的恒星呈现出比太阳稍红的颜色
D．表面温度比太阳低的恒星呈现出比太阳稍蓝的颜色
【答案】A
【解析】AB．恒星的寿命和它的质量体积有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈，故A正确，B错误；
CD．恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。恒星表面颜色主要有四种，分别是红、黄、白、蓝。太阳的表面颜色是黄色，属于温度中等偏低的恒星，故CD错误。
故选A。
5、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。
6、以下说法正确的是（ ）
A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子
B．质子、中子、介子和超子都属于强子
C．现代实验发现强子、轻子都有内部结构
D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子
【答案】B
【解析】A．最早发现的强子是质子，最早发现的轻子是电子，A错误；
C．强子有内部结构，由夸克组成，现代实验还没有发现轻子的内部结构，C错误；
BD．质子、中子、介子、超子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，D错误，B正确。
故选B。
7、中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破．由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”“人造太阳”采用的核反应方程可能是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【解析】“人造太阳”利用类似于太阳的核聚变原理产生能量，与核电站中的核裂变不同，其核聚变方程可能为
ACD错误，B正确。
故选B。
8、关于宇宙，下列说法中正确的是（ ）
A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年
B．恒星的寿命取决于亮度
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应
D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上
【答案】D
【解析】A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星处于死亡期了，A错误；
B．恒星的寿命取决于质量，B错误；
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生核反应，C错误；
D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，D正确。
故选D。
9、“嫦娥五号”返回器于2020年12月带回1731克月球土壤，月球土壤富含的氦元素是理想的热核反应原料，其核反应方程为，则（ ）
A．该核反应类型为重核裂变B．X为质子
C．该核反应可在常温下发生D．X为中子
【答案】B
【解析】
AC．热核反应指的是轻核聚变，需要很高的温度才能发生，故AC错误；
BD．由电荷数守恒和质量数守恒，可推出X的电荷数为1，质量数为1，则X为质子，故B正确，D错误；
故选B。
10、关于近代物理知识下列说法中正确的是（ ）
A．核反应方程中，生成物X的中子数为128
B．铀235吸收慢中子裂变成中等质量原子核的过程中，核子的平均质量变大
C．一个中子可转化成一个质子和一个电子，同时释放出能量
D．在辐射防护中，可以用电磁场来加速、减速以及束缚中子
【答案】C
【解析】
A．由核反应的质量数守恒，可知，生成物X的质量数为206，所以中子数为
A错误；
B．裂变的过程中会释放能量，质量会变小，B错误；
C．一个中子裂变成一个质子和电子，在衰变的过程中，同时会释放出能量，C正确；
D．中子不带电荷，电磁场不会加速和减速及束缚中子，D错误。
故选C。
发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪60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、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
发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪60年代后
新粒子
正电子
μ子
K介子与π介子
超子
基本特点
质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反
比质子的质量小
质量介于电子与核子之间
其质量比质子的质量大很多
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
强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又分为介子和重子两类
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、胶子
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
希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。
基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。
2012年，欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机发现了希格斯玻色子
u
d
带电荷量
基础导学
要点一、基本粒子与粒子的分类
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。
要点二、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。
要点突破
突破一：基本粒子与粒子的分类
1．新粒子的发现
2.粒子的分类
突破二：夸克与粒子物理标准模型
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)。
4．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
新粒子的发现及特点
粒子的分类
典例精析
题型一：基本粒子与粒子的分类
例一．下列说法正确的是（ ）
A．聚变是裂变的逆反应
B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量
C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁
D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子
变式迁移1：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可再分的基本粒子
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
题型二：夸克与粒子物理标准模型
例二．已知介子、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，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。
下列说法正确的是（ ）A．由u和组成B．由和d组成
C．由u和组成D．由和d组成
变式迁移2：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
强化训练
选择题
1、关于粒子，下列说法正确的是( )
A.质子的反粒子的电荷量与质子相同，但带的是负电荷
B.强子都是带电的粒子
C.目前发现的轻子只有8种
D.光子属于轻子
2、原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（ ）
A．裂变过程存在质量亏损，但不一定释放能量
B．U裂变成两个中等质量的原子核，产物可能是Xe和Sr
C．U容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行
3、月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦－3（），2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用＋→＋x或＋→＋y下列说法正确的是( )
A．x是质子
B．y是正电子
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能
D．比的原子核更稳定
4、关于恒星的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．质量越大的恒星，寿命越短
B．质量越大的恒星，寿命越长
C．表面温度比太阳高的恒星呈现出比太阳稍红的颜色
D．表面温度比太阳低的恒星呈现出比太阳稍蓝的颜色
5、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
6、以下说法正确的是（ ）
A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子
B．质子、中子、介子和超子都属于强子
C．现代实验发现强子、轻子都有内部结构
D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子
7、中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破．由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”“人造太阳”采用的核反应方程可能是（ ）
A．B．
C．D．
8、关于宇宙，下列说法中正确的是（ ）
A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年
B．恒星的寿命取决于亮度
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应
D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上
9、“嫦娥五号”返回器于2020年12月带回1731克月球土壤，月球土壤富含的氦元素是理想的热核反应原料，其核反应方程为，则（ ）
A．该核反应类型为重核裂变B．X为质子
C．该核反应可在常温下发生D．X为中子
10、关于近代物理知识下列说法中正确的是（ ）
A．核反应方程中，生成物X的中子数为128
B．铀235吸收慢中子裂变成中等质量原子核的过程中，核子的平均质量变大
C．一个中子可转化成一个质子和一个电子，同时释放出能量
D．在辐射防护中，可以用电磁场来加速、减速以及束缚中子
发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪60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、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
发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪60年代后
新粒子
正电子
μ子
K介子与π介子
超子
基本特点
质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反
比质子的质量小
质量介于电子与核子之间
其质量比质子的质量大很多
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
强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又分为介子和重子两类
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、胶子
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
希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。
基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。
2012年，欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机发现了希格斯玻色子
u
d
带电荷量
5.5“基本”粒子
基础导学
要点一、基本粒子与粒子的分类
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。
要点二、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。
要点突破
突破一：基本粒子与粒子的分类
1．新粒子的发现
2.粒子的分类
突破二：夸克与粒子物理标准模型
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)。
4．意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
新粒子的发现及特点
粒子的分类
典例精析
题型一：基本粒子与粒子的分类
例一．下列说法正确的是（ ）
A．聚变是裂变的逆反应
B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量
C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁
D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子
【答案】C
【解析】A．聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错误；
B．实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B错误；
C．实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；
D．质子是最早发现的强子，故D错误。
故选C。
变式迁移1：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可再分的基本粒子
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
【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，可能为或，说明电子电荷不再是电荷的最小单位.
A. 电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子，与结论不相符，选项A错误；
B. 强子都是带电粒子，与结论不相符，选项B错误；
C. 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；
D. 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；
题型二：夸克与粒子物理标准模型
例二．已知介子、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，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。
下列说法正确的是（ ）A．由u和组成B．由和d组成
C．由u和组成D．由和d组成
【答案】D
【解析】根据各种粒子带电情况，的带电荷量为，故由u和组成；的带电荷量为，故由和d组成。
故选D。
变式迁移2：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．
强化训练
选择题
1、关于粒子，下列说法正确的是( )
A.质子的反粒子的电荷量与质子相同，但带的是负电荷
B.强子都是带电的粒子
C.目前发现的轻子只有8种
D.光子属于轻子
答案：A
解析：有的强子带电，有的强子不带电，B项错误；目前发现的轻子只有6种，C项错误；光子属于规范玻色子，D项错误。
2、原子核裂变一般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分。关于原子核的裂变下面表述正确的是（ ）
A．裂变过程存在质量亏损，但不一定释放能量
B．U裂变成两个中等质量的原子核，产物可能是Xe和Sr
C．U容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行
【答案】B
【解析】
A．裂变过程存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，一定释放能量。故A错误；
B．U裂变成两个中等质量的原子核的裂变反应有许多种，产物有可能是Xe和Sr，故B正确；
C．U容易俘获慢中子而发生裂变释放核能，故C错误；
D．U的纯度越高，其裂变的链式反应越容易进行，故D错误。
故选B。
3、月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦－3（），2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用＋→＋x或＋→＋y下列说法正确的是( )
A．x是质子
B．y是正电子
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能
D．比的原子核更稳定
【答案】C
【解析】
AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为1，电荷数为0，则x为中子；y的质量数为1，电荷数为1，则y为质子，故AB错误；
C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能，故C正确；
D．质量数越接近中等核的原子核比结合能越大，则He比He的原子核更稳定，故D错误。
故选C。
4、关于恒星的描述，下列说法中正确的是（ ）
A．质量越大的恒星，寿命越短
B．质量越大的恒星，寿命越长
C．表面温度比太阳高的恒星呈现出比太阳稍红的颜色
D．表面温度比太阳低的恒星呈现出比太阳稍蓝的颜色
【答案】A
【解析】AB．恒星的寿命和它的质量体积有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈，故A正确，B错误；
CD．恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。恒星表面颜色主要有四种，分别是红、黄、白、蓝。太阳的表面颜色是黄色，属于温度中等偏低的恒星，故CD错误。
故选A。
5、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。
6、以下说法正确的是（ ）
A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子
B．质子、中子、介子和超子都属于强子
C．现代实验发现强子、轻子都有内部结构
D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子
【答案】B
【解析】A．最早发现的强子是质子，最早发现的轻子是电子，A错误；
C．强子有内部结构，由夸克组成，现代实验还没有发现轻子的内部结构，C错误；
BD．质子、中子、介子、超子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，D错误，B正确。
故选B。
7、中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破．由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”“人造太阳”采用的核反应方程可能是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【解析】“人造太阳”利用类似于太阳的核聚变原理产生能量，与核电站中的核裂变不同，其核聚变方程可能为
ACD错误，B正确。
故选B。
8、关于宇宙，下列说法中正确的是（ ）
A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年
B．恒星的寿命取决于亮度
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应
D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上
【答案】D
【解析】A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星处于死亡期了，A错误；
B．恒星的寿命取决于质量，B错误；
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生核反应，C错误；
D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，D正确。
故选D。
9、“嫦娥五号”返回器于2020年12月带回1731克月球土壤，月球土壤富含的氦元素是理想的热核反应原料，其核反应方程为，则（ ）
A．该核反应类型为重核裂变B．X为质子
C．该核反应可在常温下发生D．X为中子
【答案】B
【解析】
AC．热核反应指的是轻核聚变，需要很高的温度才能发生，故AC错误；
BD．由电荷数守恒和质量数守恒，可推出X的电荷数为1，质量数为1，则X为质子，故B正确，D错误；
故选B。
10、关于近代物理知识下列说法中正确的是（ ）
A．核反应方程中，生成物X的中子数为128
B．铀235吸收慢中子裂变成中等质量原子核的过程中，核子的平均质量变大
C．一个中子可转化成一个质子和一个电子，同时释放出能量
D．在辐射防护中，可以用电磁场来加速、减速以及束缚中子
【答案】C
【解析】
A．由核反应的质量数守恒，可知，生成物X的质量数为206，所以中子数为
A错误；
B．裂变的过程中会释放能量，质量会变小，B错误；
C．一个中子裂变成一个质子和电子，在衰变的过程中，同时会释放出能量，C正确；
D．中子不带电荷，电磁场不会加速和减速及束缚中子，D错误。
故选C。
发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪60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、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
发现时间
1932年
1937年
1947年
20世纪60年代后
新粒子
正电子
μ子
K介子与π介子
超子
基本特点
质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反
比质子的质量小
质量介于电子与核子之间
其质量比质子的质量大很多
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
强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又分为介子和重子两类
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、胶子
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
希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。
基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。
2012年，欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机发现了希格斯玻色子
u
d
带电荷量
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