15t頂夸克top+2/3176b底夸克bottom-1/3 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

美國費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室于2008年8月宣布,在對撞實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)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
符號 中文名稱 英文名稱 帶電量 (e) 質(zhì)量(GeV/c2
u 上夸克 up +2/3 0.004
d 下夸克 down -1/3 0.008
c 粲夸克 charm +2/3 1.5
s 奇異夸克 strange -1/3 0.15
t 頂夸克 top +2/3 176
b 底夸克 bottom -1/3 4.7
根據(jù)以上信息可以判定( 。
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

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(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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2008年9月10日歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)順利啟動,其中一項(xiàng)重要任務(wù)是幫助科學(xué)家尋找標(biāo)準(zhǔn)模型中的基本粒子--希格斯玻色子,標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言了宇宙中所有的62種基本粒子,并描述了支配其交互作用的法則,夸克即是其中之一,1995年3月2日,美國費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室向全世界宣布,他們證實(shí)了頂夸克的存在.中子內(nèi)有一個上夸克和兩個電荷量為-
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e的下夸克,其簡單模型是三個夸克都在半徑為r的同一圓周上,如圖1所示.則中子內(nèi)上夸克的電荷量為
 
.圖2給出的四幅圖中,能正確表示出各夸克所受靜電作用力的是
 

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(25分)1995年,美國費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室CDF實(shí)驗(yàn)組和DO實(shí)驗(yàn)組在質(zhì)子反質(zhì)子對撞機(jī)TEVATRON的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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
               
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?

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(25分)1995年,美國費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室CDF實(shí)驗(yàn)組和DO實(shí)驗(yàn)組在質(zhì)子反質(zhì)子對撞機(jī)TEVATRON的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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
               
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?

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一、1、BC 2、ACD 3、BD 4、A 5、ACD 6、ABC 7、BD 8、B

二、實(shí)驗(yàn)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)0.820mm (2)16.98mm   (每空3分)

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(diǎn)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

聯(lián)立化簡得   (1分)

由上式可得:    (1分)

   (1分)

    (l分)

        (1分)

       (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

     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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