題目列表(包括答案和解析)
| 美國費(fèi)米國家加速器實驗室于2008年8月宣布,在對撞實驗中發(fā)現(xiàn)一種新型粒子--歐米伽b重子,這是迄今為止物理學(xué)界發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最大的重子.這一發(fā)現(xiàn)也證實夸克模型是成功的. 1961年,理論物理學(xué)家提出夸克模型,指出重子是由3個夸克組成的亞原子粒子.現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為,夸克共分6種3類:上夸克、下夸克;粲夸克、奇異夸克;頂夸克、底夸克(如下表).質(zhì)子由兩個上夸克加一個下夸克組成,而中子的構(gòu)成是兩個下夸克加一個上夸克,因此人類目前所接觸的物質(zhì)都是由第一類夸克組成的.此次對撞實驗發(fā)現(xiàn)的新型粒子是由2個奇異夸克和1個底夸克組成.這是物理學(xué)界首次發(fā)現(xiàn)由后兩類夸克混合組成的重子.注:1G=109
|
| A、歐米伽b重子的帶電量為-e |
| B、歐米伽b重子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的250倍 |
| C、歐米伽b重子的質(zhì)量是中子質(zhì)量的250倍 |
| D、質(zhì)量單位GeV/c2可由質(zhì)能方程E=mc2得知1 GeV/c2=1.78×10-27 kg |
(1)(6分)按照現(xiàn)代的粒子理論,可以將粒子分為三大類:媒介子、輕子和強(qiáng)子,質(zhì)子和中子屬于強(qiáng)子。強(qiáng)子是由更基本的粒子——夸克組成。根據(jù)夸克理論,夸克有6種,它們是上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、底夸克和頂夸克。它們的帶電荷量分別為±
或±
,電荷量e為元電荷。已知一個質(zhì)子由兩個上夸克和一個下夸克組成,一個中子由兩個下夸克和一個上夸克組成。則下列說法不正確的是
(填正確答案標(biāo)號。選對1個得3分,選對2個得4分,選對3個得6分;每選錯1個扣3分,最低得分為0分)
A.上夸克的電荷量為+![]()
B.下夸克的電荷量為-![]()
C.上夸克的電荷量為-![]()
D.下夸克的電荷量為+![]()
E.上夸克的電荷量為+![]()
(2)(9分)如圖所示,兩塊厚度相同的木塊A、B,緊靠著放在光滑的水平面上靜止不動,其質(zhì)量分別為mA=2kg、mB=1kg,它們的下表面光滑,上表面粗糙。另有質(zhì)量為mC=1kg的鐵塊C(長度不計)以v0=10m/s的速度從木塊A的上表面左端開始運(yùn)動。由于摩擦,鐵塊C最終停在木塊B上,此時木塊B和鐵塊C的共同速度為v=3m/s。設(shè)鐵塊C與木塊A、B上表面之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5。重力加速度g=10m/s2。則:①鐵塊C離開木塊A時的速度為多少?②木塊A 的最終速度為多少?③木塊A的長度為多少?④鐵塊C在木塊B上相對B滑行的距離為多少?
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| 1 | 3 |
(25分)1995年,美國費(fèi)米國家實驗室CDF實驗組和DO實驗組在質(zhì)子反質(zhì)子對撞機(jī)TEVATRON的實驗中,觀察到了頂夸克,測得它的靜止質(zhì)量
,壽命
,這是近十幾年來粒子物理研究最重要的實驗進(jìn)展之一.
1.正、反頂夸克之間的強(qiáng)相互作用勢能可寫為
,式中
是正、反頂夸克之間的距離,
是強(qiáng)相互作用耦合常數(shù),
是與單位制有關(guān)的常數(shù),在國際單位制中
.為估算正、反頂夸克能否構(gòu)成一個處在束縛狀態(tài)的系統(tǒng),可把束縛狀態(tài)設(shè)想為正反頂夸克在彼此間的吸引力作用下繞它們連線的中點做勻速圓周運(yùn)動.如能構(gòu)成束縛態(tài),試用玻爾理論確定系統(tǒng)處于基態(tài)中正、反頂夸克之間的距離
.已知處于束縛態(tài)的正、反夸克粒子滿足量子化條件,即
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式中
為一個粒子的動量
與其軌道半徑
的乘積,
為量子數(shù),
為普朗克常量.
2.試求正、反頂夸克在上述設(shè)想的基態(tài)中做勻速圓周運(yùn)動的周期
.你認(rèn)為正、反頂夸克的這種束縛態(tài)能存在嗎?
(25分)1995年,美國費(fèi)米國家實驗室CDF實驗組和DO實驗組在質(zhì)子反質(zhì)子對撞機(jī)TEVATRON的實驗中,觀察到了頂夸克,測得它的靜止質(zhì)量
,壽命
,這是近十幾年來粒子物理研究最重要的實驗進(jìn)展之一.
1.正、反頂夸克之間的強(qiáng)相互作用勢能可寫為
,式中
是正、反頂夸克之間的距離,
是強(qiáng)相互作用耦合常數(shù),
是與單位制有關(guān)的常數(shù),在國際單位制中
.為估算正、反頂夸克能否構(gòu)成一個處在束縛狀態(tài)的系統(tǒng),可把束縛狀態(tài)設(shè)想為正反頂夸克在彼此間的吸引力作用下繞它們連線的中點做勻速圓周運(yùn)動.如能構(gòu)成束縛態(tài),試用玻爾理論確定系統(tǒng)處于基態(tài)中正、反頂夸克之間的距離
.已知處于束縛態(tài)的正、反夸克粒子滿足量子化條件,即
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式中
為一個粒子的動量
與其軌道半徑
的乘積,
為量子數(shù),
為普朗克常量。
2.試求正、反頂夸克在上述設(shè)想的基態(tài)中做勻速圓周運(yùn)動的周期
.你認(rèn)為正、反頂夸克的這種束縛態(tài)能存在嗎?
一、1、BC 2、ACD 3、BD 4、A 5、ACD 6、ABC 7、BD 8、B
二、實驗題:(18分)將答案填在題目的空白處,或者要畫圖連線。
9、(6分)(1)
10、(12分)
①(4分)
②串(2分) 290Ω(3分).③偏大(3分)
三、本大題共三小題共計54分.解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題.答案中必須明確寫出數(shù)值和單位
11、(16分)設(shè)A的質(zhì)量為m,A靜止,有:
①……1分
設(shè)B的質(zhì)量為mB,B與A碰前速度為v1,由機(jī)械能守恒定律可知:
②……1分
B與A發(fā)生完全彈性碰撞,設(shè)碰后A、B速度大小分別為
,有:
③……2分
、堋2分
可得:
⑤……1分
B反彈,機(jī)械能守恒:
⑥……1分
由②――⑥可知:
⑦……1分
由題可知:
⑧……1分
設(shè)C與A碰前速度為v2,由機(jī)械能守恒定律可知:
⑨……1分
C與A碰,碰后速度為v3,由動量守恒:
⑩……1分
A、 C分離發(fā)生在彈簧原長處O,不分離即系統(tǒng)至O點速度為零。由系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知:
11……2分
解得:
12……2分
12、(18分)⑴PQ在區(qū)域Ⅱ中距中間邊界
,而MN在區(qū)域I 距中間邊界
時,PQ邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
(2分)
MN邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
(2分)
故回路中的電動勢
V (2分)
由于線框勻速運(yùn)動,故水平拉力做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱,即
(2分)
⑵設(shè)初速度為
,勻速運(yùn)動一段時間后減速,MN邊到達(dá)中間界線時速度為
,接著又勻速運(yùn)動一段時間后,再減速,最后速度為0,則對跨越中間邊界的過程據(jù)動量定理有
(2分)
對跨越最右邊界的過程據(jù)動量定理有
(2分)
線圈運(yùn)動時產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢
,電量習(xí)信息新題物理押題卷.四doc.files/image097.gif)
聯(lián)立化簡得
(1分)
由上式可得:
(1分)
則
(1分)
故
(l分)
(1分)
則
(1分)
13、(20分)(1)由題可知粒子在磁場Ⅰ中圓運(yùn)動的圓心角為60°,相應(yīng)圓運(yùn)動半徑為:
①…… 1分
由
②……1分
可知
③……1分
④……2分
(2)粒子在電場中做類平拋運(yùn)動,有:
⑤……1分
⑥……1分
⑦……1分
可知:
⑧……1分
⑨……2分
⑩……2分
(3)根據(jù)運(yùn)動對稱性可知:
第一次返回y=y0前在磁場Ⅰ中運(yùn)動的總時間
11……1分
在磁場Ⅱ中運(yùn)動的總時間
12……2分
故第一次返回y=y0前運(yùn)動的總時間
13……2分
之后運(yùn)動呈周期性,故返回y=y0前運(yùn)動的總時間
14……2分
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