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物理沪科版选修3-5自我小测:4.4粒子物理与宇宙的起源 WORD版含解析.doc

上传人:高**** 文档编号:1289569 上传时间:2024-06-06 格式:DOC 页数:5 大小:651.50KB
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资源描述

1、高考资源网() 您身边的高考专家自我小测1目前普遍认为,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e,d夸克的带电荷量为e,e为元电荷量,下列论断可能正确的是()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2“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子,其内部一个质子变为中子,从而变成一个新核(称为

2、子核),并且放出一个中微子的过程。中微子的质量很小,不带电,很难被探测到,人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”,衰变为子核并放出中微子。下面的说法中正确的是()A母核的质量数等于子核的质量数B母核的电荷数大于子核的电荷数C子核的动量与中微子的动量相同D子核的动能大于中微子的动能3下列说法中正确的是()A太阳是宇宙的中心B太阳系中只存在太阳和它的八大行星C太阳系是由太阳和若干行星和他们的卫星和彗星组成D以上说法都正确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

3、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U表示夸克间的势能,令U0F0(r2r1),取无穷远为势能零点。下列Ur图示中正确的是()5关于宇宙的成因,目前比较容易被接受的是宇宙起源于_。6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为多少?71997年8月26日在日本举行的国际学术会上,德国的研究组宣

4、布了他们的研究成果,银河系的中心可能存在一个大黑洞,他们的根据是用口径为3.5 m的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心附近的星系进行近6年的观测所得到的数据,他们发现距银河系中心约60亿千米的星系正以2 000千米每秒的速度围绕银河系中心旋转。根据上面数据,试在经典力学范围内(见提示),通过计算确认,若银河系中心确实存在黑洞的话,其最大半径是多少?(最后结论保留一位有效数字,引力常数G6.671011 Nm2/kg2)8在天体演变过程中,红色巨星发生“超新星爆炸”后,可以形成中子星(电子被迫同原子核中的质子结合而形成中子),中子星具有极高的密度。(1)若已知某中子星的密度为107 kg/m3,

5、该中子星的卫星绕它做圆轨道运动,试求该中子星的卫星运行的最小周期;(2)中子星也在绕自转轴自转,其密度至少应为多大?(假设中子星是通过中子间的万有引力结合成的球状星体,引力常数G6.671011 Nm2/kg2)9已知从地球上的逃逸速度v,其中G、M、R分别为万有引力常量、地球的质量和半径。已知G6.671011 Nm2/kg2、光速c2.99108 m/s,求下列问题:(1)逃逸速度大于真空中的光速的天体叫黑洞,设黑洞的质量等于太阳的质量M1.981030kg,求它可能的最大半径;(2)在目前天文观测范围内,物质的平均密度为0.4 kg/m3,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体,其密度使

6、得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物体都不能逃脱宇宙。问宇宙的半径至少为多大?参考答案1解析:质子H带电荷量为2e(e)e,中子n带电荷量为e2(e)0。答案:B2答案:AB3解析:太阳系中以太阳为中心,有八大行星绕太阳运行,有的行星还有卫星,此外还有2 000多颗比较小的小行星和彗星等,所以叙述较完整的是C项。通常我们所说的九大行星是指太阳系中较大的几颗行星,太阳系的组成中还有小行星和彗星。答案:C4答案:B5解析:目前关于宇宙成因有许多说法,其中具代表性和多数科学家所接受的是“大爆炸”学说,认为宇宙起源于一次大爆炸。尽管“大爆炸”学说受到很多人支持,但仍有很多不解之谜。答案:大

7、爆炸6解析:因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量相同的电荷量,但电荷的符号相反。所以,反粒子质量数为4,电荷数为2。答案:427提示:(1)黑洞是一个密度极大的天体,其表面引力是如此之强,以致包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用;(2)计算中可采用拉普拉斯黑洞模型,即使黑洞表面的物质速度等于光速也逃脱不了引力的作用。解析:设黑洞质量为M,由题中信息“银河系的中心可能存在一个大黑洞,距银河系中心约60亿千米的星体正以2 000 km/s的速度围绕银河系中心旋转”可以得到这样一个理想模型:质量为m的星体绕银河系中心做圆周运动,则,得M3.61035 kg。由拉普拉斯黑洞模型的信息得到:

8、若质量为m的物体能以光速在其表面环绕飞行,而不会离去,则,得r()2R3108 m。当物体速度vc时,得rr,所以r为最大半径。答案:3108 m8解析:(1)设中子星的卫星圆轨道半径为R,质量为m,由万有引力提供向心力,可得m2R。又当Rr(中子星的半径)时,卫星运行周期最小,注意到M,由此可得Tmin1.2103 s。(2)设中子星的质量为M,半径为r,密度为,自转角速度为,今在中子星“赤道”表面处取一质量极小的部分,设质量仍为m。由万有引力提供向心力,可得m2r。由M,整理可得,代入数据,可得min1.31014 kg/m3。答案:(1)1.2103 s(2)1.31014 kg/m39解析:(1)由题目所提供的信息可知,任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2,对于空洞来说,其逃逸速度大于真空中的光速,即v2c,所以R2.93 km,即太阳成为黑洞时的最大半径为2.93 km。(2)把宇宙视为一普通天体,则质量为MV,其中R为宇宙半径,为宇宙密度,则宇宙所对应的逃逸速度为v,由于宇宙密度使其逃逸速度大于光速,即vc,由以上的三个关系可得R4.21010(光年)。答案:(1)2.93 km(2)4.21010(光年)高考资源网版权所有,侵权必究!

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