5.5“基本”粒子(原卷版)

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
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＋23或－13。

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 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
粒子的分类 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
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u 或反夸克d ）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 ．π+由u 和u 组成 B ．π+由u 和d 组成 C ．π-由u 和d 组成
D ．π-由u 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
一、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．23592U裂变成两个中等质量的原子核，产物可能是13654Xe和90
38
Sr
C．23592U容易俘获快中子而发生裂变释放核能
D．23592U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（32He），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2
1
H＋
3 1H→4
2
He＋x或21H＋32He→42He＋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．32He比4
2
He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 ．2382344
92902U Th He →+
B ．3241
1120H H He n +→+
C ．235114094192054380U n Xe Sr 2n +→++
D ．427301
213150He Al P n +→+
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3-元素是
理想的热核反应原料，其核反应方程为34
222He He 2X →+，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
2104
84
822Po X He y →+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。