《高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第三册）》5.5基本粒子

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第五章原子核

第5节 “基本”粒子

一、粒子和宇宙

1．“基本粒子”不基本

(1)直到 19 世纪末，人们都认为光子、电子、质子和中子是基本粒子．

(2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的，并发现质子、中子

等本身也有复杂结构．

2．发现新粒子

(1)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介子及以后的超子

等．

(2)粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．

3．夸克模型：

（1）1964 年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的，带电量为±e 或

±e.

(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：夸克所带的电荷量是分数电荷量，即其电荷量为元电荷的－或＋.例如，上夸克带的

电荷量为＋，下夸克带的电荷量为－.

(4)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷．

4．宇宙的演化

宇宙大爆炸――→温度为 10 32

K ，产生了夸克、轻子、胶子等粒子――→温度下降到 10 13

左右，强子

时代→温度下降到 1011K时，轻子时代→温度下降到 10 9

时，核合成时代――→温度下降到 10 4

K ，混合电

离态→温度下降到 3_000_K

时，中性的轻原子――→恒星和星系．

5．恒星的演化：宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合成氦核→氦核聚合成碳核→其他聚变过程

→无聚变反应，形成白矮星或中子星或黑洞．

【例题 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．下列论断中可能正确的是(　　)

A．质子由 1个u夸克和 2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 2个u夸克和 1个d夸克组成

【答案】B

【解析】　质子 H带电荷量为

2×e＋1×(－e)＝e，

中子 n带电荷量为 e＋2×(－e)＝0.

【例题 2】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最基本的粒子

B．强子都是带电的粒子

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】：.由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的

强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别

为＋e和－，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C错误，D正确．故正确【答案】为D.

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．质子和中子等粒子

C．光子、中微子和电子等粒子

D．氦核、氚核、氦 3等轻核

2、正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能

存在完全由反粒子构成的物质——反物质.1997 年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们

分别制造出 9个和 7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步．你推测反氢原子的结构是(　　)

A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成

B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成

C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成

D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成

3．（多选）下列说法中正确的是(　　)

A．目前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构

B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用

C．反粒子与其对应的正粒子相遇时，会发生湮灭现象

D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子

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