第八節(jié)粒子和宇宙

教學目標：

（-）知識與技能

1、了解構成物質的“基本粒子”及粒子物理的發(fā)展史。

2、初步了解宇宙的演化過程及宇宙與粒子的和諧統(tǒng)一。

（二）過程與方法

1、感知人類探究宇宙奧秘的過程和方法。

2、能夠突破傳統(tǒng)思維重新認識客觀物質世界。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

1、讓學生真正感受到自然的和諧統(tǒng)一并深知創(chuàng)建和諧社會的必要性。

2、培養(yǎng)學生的科學探索精神。

教學重點：

了解構成物質的粒子和宇宙演化過程。

教學難點：

各種微觀粒子模型的理解。

教學方法：

教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。

教學用具：

Internet網絡素材、報刊雜志、影視媒體、多媒體教學設備。

教學過程：

（-）引入新課

教師講述：宇宙的起源一直是天文學中困難而又有啟發(fā)性的問題。宇宙學中大爆炸論的

基本觀點是宇宙正在膨脹，要了解宇宙更早期的情況，我們必須研究組成物質的基本粒子。

問題：現在我們所知的構成物體的最小微粒是什么？

學生回答：構成物體的最小微粒為“原子”。

教師講述：其實直到19世紀末，人們都認為原子是組成物質不可分的最小微粒。20世

紀初人們發(fā)現了電子，并認為原子并不是不可以再分，而且提出了原子結構模型的研究。

問題：現在我們認為原子是什么結構模型，由什么組成？

學生回憶并回答：現在我們認為原子是核式結構，說明原子可再分，原子核由質子與中

子構成。

（二）新課教學

1、“基本粒子”不基本

教師講述：1897年湯姆生發(fā)現電子，1911年盧瑟福提出原子的核式結構。繼而我們發(fā)

現了光子，并認為“光子、電子、質子、中子”是組成物質的不可再分的粒子，所以把它們

叫“基本粒子”。那么隨著科學技術的發(fā)展“它們”還是不是真正意義上的“基本”粒子呢？

學生活動：學生閱讀教材，思考，討論。

2、發(fā)現新粒子

教師：20世紀30年代以來，人們在對宇宙線的研究中發(fā)現了一些新的粒子。要求學生

閱讀教材“發(fā)現新粒子”部分并思考下面的問題：

（1）從宇宙線中發(fā)現了哪些粒子？這些粒子有什么特點？

（2）通過科學核物理實驗又發(fā)現了哪些粒子？

（3）什么是反粒子？

（4）現在可以將粒子分為哪幾類？

學生活動：閱讀教材，思考，討論，回答問題：

（1）1932年發(fā)現正電子；1937年發(fā)現口子；1947年發(fā)現K介子與n介子

（2）實驗中發(fā)現了許多反粒子，現在發(fā)現的粒子多達400多種。

（3）許多粒子都存在著質量與它相同而電荷及其他一些物理性質相反的粒子，叫做反

粒子。

（4）按粒子與各種相互作用的關系，可分為三大類：強子、輕子和媒介子。

師生共同總結并舉例：

強子：是參與強相互作用的粒子。如質子、中子…

輕子：輕子是不參與強相互作用的粒子。如電子、電子中微子…

媒介子：傳遞各種相互作用的粒子。如光子、膠子…

3、夸克模型

教師指導學生閱讀教材“夸克模型”部分并思考問題：上述粒子是不是最小單位，有沒

有內部結構呢？現代科學認為夸克有哪幾種？有什么特征？

學生活動：閱讀教材，回答問題：1964年提出夸克模型，認為強子由更基本的成分組成,

這種成分叫做夸克（quark）o夸克模型經過幾十年的發(fā)展，已被多數物理學家接受?，F代科

學認為夸克有：上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克。它們帶的電荷為元

電荷的+2或-L倍每種夸克都有對應的反夸克。

33

教師提示：科學家們還未捕捉到自由的夸克?？淇瞬荒芤宰杂傻臓顟B(tài)單個出現，這種性

質稱為夸克的“禁閉”。能否解放被禁閉的夸克，是物理學發(fā)展面臨的一個重大課題。

夸克模型的提出是物理學發(fā)展中的一個重大突破，它指出電子電荷不再是電荷的最小單

元，即存在分數電荷。而另一方面也說明科學正由于一個一個的突破才使得科學得到進一步

的發(fā)展。

4、宇宙的演化、恒星的演化

教師講述：前面我們提到要了解宇宙起源需了解物質的組成的粒子，這是因為在物理學

中研究微觀世界的粒子物理、量子理論，與研究宇宙的理論竟然相互溝通、相互支撐。

指導學生閱讀教材“宇宙演化”部分并要求學生初步了解宇宙演化的發(fā)展過程。

教師：講授“宇宙演化過程和恒星演化過程”：

宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：

10*秒后，溫度10一,產生夸克、輕子、膠子等一

i（r秒后溫度1。喋，夸克構成了質子和中子等（強子時代）f

溫度為10*時，少量夸克，光子、大量中微子和電子存在（輕子時代）一

溫度109K時進入核合成時代一

溫度降到3000K時，電子與質子復合成氫原子一

冷卻，出現了宇宙塵埃/道引用利-?

密集塵埃一

開始發(fā)光一

一顆恒星誕生

恒星收縮升溫一

熱核反應成氨一

氫大部分聚變?yōu)榈?/p>

收縮一

氮聚合成碳一…

（類似）直到產生鐵元素。

恒星最后的歸宿：

恒星質量小于太陽L4倍一白矮星

恒星質量是太陽1.4~2倍一中子星

恒星質量更大時（無法抵抗）一黑洞

（三）課堂小結

讓學生自己總結本節(jié)課所學內容并與同學交流。

（四）布置作業(yè)：

完成“問題與練習”中的題目。

高考理綜物理模擬試卷

注意事項：

1.答題前，考生先將自己的姓名、準考證號填寫清楚，將條形碼準確粘貼在考生信息條形碼粘貼區(qū)。

2.選擇題必須使用2B鉛筆填涂；非選擇題必須使用0.5毫米黑色字跡的簽字筆書寫，字體工整、筆跡清

楚。

3.請按照題號順序在各題目的答題區(qū)域內作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在草稿紙、試題卷上答

題無效。

4.保持卡面清潔，不要折疊，不要弄破、弄皺，不準使用涂改液、修正帶、刮紙刀。

一、單項選擇題

1.如圖所示，在磁極和圓柱狀鐵芯間形成的兩部分磁場區(qū)域的圓心角&均為磁感應強度B均沿半

徑方向，單匝矩形線圈abed的寬a3=￡，長灰=2上，線圈中軸以角速度。勻速轉動時對外電阻R供電,

若線圈電阻為r,電流表內阻不計，則下列說正確的是（）

A.線圈轉動時將產生正弦式交流電

B.從圖示位置開始轉過90°角時，電流方向將發(fā)生改變

C.線圈轉動過程中穿過線圈的磁通量的變化率不變

D.電流表的示數為萼上

2.2018年12月8日2時23分，“嫦娥四號”探測器用“長征三號”乙運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點

火升空，并于2019年1月3日成功實現月球背面軟著陸，執(zhí)行人類首次巡視月球背面的任務?！版隙鹚?/p>

號”飛到月球主要分四步走，第一步為發(fā)射入軌段，實現嫦娥四號升空入軌，器箭分離；第二步為地月轉

移段，實現嫦娥四號進入地月轉移軌道；第三步為近月制動段，在地月轉移軌道高速飛行的衛(wèi)星減緩速度,

完成“太空剎車減速”，被月球的引力所吸引；第四步為環(huán)月飛行段，嫦娥四號環(huán)繞月球軌道飛行，實現

環(huán)月降軌，最后著陸月球。關于“嫦娥四號”探測器，下列說法正確的是

A.根據開普勒第三定律，探測器先后繞地球和月球做橢圓圓軌道運行時，其軌道半長軸的三次方與周期

平方的比值是一個定值

B.探測器在地球表面的發(fā)射速度應該大于第二宇宙速度

C.探測器從環(huán)月段橢圓軌道進入環(huán)月段圓軌道時，探測器的動能減小，機械能減小

D.若已知探測器在環(huán)月段圓軌道運行的半徑R、周期T和引力常量G,可以求出月球的密度

3.某同學在操場練習投籃，設某次投籃籃球最后正好垂直擊中籃板，擊中點到籃球脫手點高度大約為0.45

m,同學離籃板的水平距離約為3m,忽略空氣阻力的影響（g取10m/s2）.則球出手時的速度大約為（）

A.14.21m/sB.6.25m/sC.8.16m/sD.10.44m/s

4.如圖所示，三角形劈塊放在粗糙的水平面上，劈塊上放一個質量為m的物塊，物塊和劈塊均處于靜止

狀態(tài)，則粗糙水平面對三角形劈塊（）

A.有摩擦力作用，方向向左；B.有摩擦力作用，方向向右；

C.沒有摩擦力作用；D.條件不足，無法判定.

5.如圖所示，兩塊平行金屬板MN間的距離為d,兩板間電壓u隨時間t變化的規(guī)律如圖所示電壓的絕對

值為。O,2=0時刻M板的電勢比N板低。在￡=0時刻有一個電子從M板處無初速釋放，并在￡=27時

刻恰好到達N板。電子的電荷量為e,下列說法正確的是

A.￡=T上時刻釋放電子，電子將一直向N板運動，最終到達N板

4

B.t=亨時刻釋放電子，電子先向N板運動，后反向運動，最終到達M板

3

C.￡=-7時刻釋放電子，電子時而向N板運動，時而向M板運動，最終到達N板

8

D.在￡=上T時刻釋放電子，3二7T時刻到達N板

66

6.中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄

羅斯格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。預計2020年左右，北斗衛(wèi)星導航

系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力。如圖所示是北斗導航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖，已知a、b、c三顆衛(wèi)星均

做圓周運動，a是地球同步衛(wèi)星，則（）

A.衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度

B.衛(wèi)星a的加速度大于b的加速度

C.衛(wèi)星a的運行速度大于第一宇宙速度

D.衛(wèi)星b的周期大于24h

二、多項選擇題

7.現有兩個完全相同的表頭G,內阻&=10。，滿偏電流h=0.1A。現預將這兩個表頭改裝成一個大量

程的電流表和一個電壓表，以下說法正確的是（）

A.將表頭串聯一個140。的電阻就可以改裝成0?15V的電壓表；

B.將表頭并聯一個2Q的電阻就可以改裝成。?0.5A的電流表；

C.將表頭改裝為一個0?3A的電流表（表盤已改，即滿偏時指針所指位置已標上3A）后進行校準時，發(fā)

現標準電表示數為2.00A電流時，改裝電表的示數為1.80A,產生此差異的原因可能是改裝時并聯的電阻

稍?。?/p>

D.將改裝好的0?3V的電壓表和0?0.6A的電流表串聯，通有適當電流（不燒表）時，電壓表和電流表

指針偏角之比為6：1

8.氣核和氮核的質量分別是叫和mz,如果兩個抗核結合生成氨核，則下列說法中正確的是（）

A.核反應方程式為;H+；H-；He

B.該反應是一個裂變反應

C.核反應過程中的質量虧損△n^Znu-mz

D.氫核的結合能是（2皿「叱幾2

9.如圖所示，質量為3m、半徑為R的光滑半圓形槽靜置于光滑水平面上，A、C為半圓形槽槽口對稱等高

的兩點，B為半圓形槽的最低點。將一可視為質點、質量為m的小球自左側槽口A點自由釋放，小球沿槽

下滑的過程中，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）

A.小球和半圓形槽組成的系統(tǒng)機械能守恒、動量守恒

B.小球剛好能夠到達半圓形槽右側的C點

1I~

C.半圓形槽速率的最大值為」‘水

1

D.半圓形槽相對于地面位移大小的最大值為K

10.下列說法中正確的是

A.偏振光只可以是橫波

B.雙縫干涉中也存在衍射現象

C.直棒斜插入水中時呈現彎折現象是由于光的全反射原因

D.X射線在磁場中能偏轉，穿透能力強，可用來進行人體透視

E.多普勒效應是在波源和觀察者之間有相對運動時產生的

三、實驗題

11.某實驗小組利用如圖所示的裝置“探究加速度與力、質量的關系”。

(1)實驗中除了需要小車、祛碼、托盤、細繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓交流電

源、兩根導線、復寫紙、紙帶之外，還需要、。

(2)下列做法正確的是o

A.調節(jié)滑輪的高度，使牽引小車的細繩與長木板保持平行

B.在調節(jié)木板傾斜角度平衡小車受到的滑動摩擦力時，將裝有祛碼的托盤通過定滑輪拴在小車上

C.實驗時，先放開小車再接通打點計時器的電源

D.通過增減小車上的祛碼改變質量時，不需要重新調節(jié)木板傾斜度

E.用托盤和盤內祛碼的重力作為小車和車上祛碼受到的合外力，為減小誤差，實驗中一定要保證托盤和祛

碼的總質量遠小于小車和車上祛碼的總質量

(3)某同學以小車和車上祛碼的總質量的倒數為橫坐標，小車的加速度a為縱坐標，在坐標紙上作出

M

的a-」關系圖線如圖2所示。由圖可分析得出：加速度與質量成關系(填“正比”或“反

M

比”)；圖線不過原點說明實驗有誤差，引起這一誤差的主要原因是平衡摩擦力時長木板的傾角

(填“過大”或“過小”)。

12.如圖所示為“探究加速度與物體受力的關系”的實驗裝置圖。圖中A為小車，質量為徵1,連接在小

車后面的紙帶穿過電火花打點計時器B,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，P的

質量為的，C為彈簧測力計，實驗時改變P的質量，讀出測力計不同讀數F,不計繩與定滑輪、動滑輪之

間的摩擦。

(1)電火花打點計時器工作電壓為220V的電(選填“交流”或“直流”)；

(2)下列說法正確的是(填選項前的符號)

A.實驗時應先接通電源后釋放小車

B.實驗中的應遠小于溶1

1

C.測力計的讀數始終為2

(3)實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a-F圖像，可能是下圖中的

(填選項前的符號)。

四、解答題

13.如圖，木板B置于粗糙水平地面上，木板上端放置一小物塊A。已知取=2mB=2m,A、B之間的動摩擦

2

因數為U,B與地面之間的動摩擦因數為5N,重力加速度為g。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，現對

A施加一水平拉力F,當A、B恰好發(fā)生相對滑動時，求F的大小。

B

14.一物體以5m/s的初速度沿傾角為37。的固定斜面上滑。已知物體與斜面間的動摩擦因數為0.5,設斜

面足夠長。(g=10m/s2,sin37-0.6,cos37°=0.8)求：

(1)物體上滑的最大位移；

(2)物體回到出發(fā)點時的速度;

【參考答案】

一、單項選擇題

題號123456

答案DCDCBA

二、多項選擇題

7.ACD

8.AC

9.BD

10.ABE

三、實驗題

11.天平刻度尺ADE反比過大

12.交流AC

四、解答題

13.311mg

14.(1)1.25m(2)宕m/s

高考理綜物理模擬試卷

注意事項：

1.答題前，考生先將自己的姓名、準考證號填寫清楚，將條形碼準確粘貼在考生信息條形碼粘貼區(qū)。

2.選擇題必須使用2B鉛筆填涂；非選擇題必須使用0.5毫米黑色字跡的簽字筆書寫，字體工整、筆跡清

楚。

3.請按照題號順序在各題目的答題區(qū)域內作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效；在草稿紙、試題卷上答

題無效。

4.保持卡面清潔，不要折疊，不要弄破、弄皺，不準使用涂改液、修正帶、刮紙刀。

一、單項選擇題

1.入冬以來，全國多地多次發(fā)生霧霾天氣，能見度不足20m。在這樣的惡劣天氣中，甲、乙兩汽車在一

條平直的公路上行駛，當兩車同時行駛到同一位置時，兩車司機聽到前方有事故發(fā)生的警笛提示，同時開

始剎車，直到減速為0,兩輛車剎車時的v-t圖象如圖，則

A.甲車減速的加速度為0.5m/s2

B.甲車減速的加速度比乙車減速的加速度大0.75m/s2

C.減速過程中甲乙兩車間的最大距離為100m

D.減速過程中甲乙兩車間的最大距離為87.5m

2.如圖所示，理想變壓器的原線圈接在一個交流電源上，交流電壓瞬時值隨時間變化的規(guī)律為U=220J5

sinlOOnt(V),副線圈所在電路中接有燈泡、電動機、理想交流電壓表和理想交流電流表。已知理想變壓

器原、副線圈匝數比為10：1,燈泡的電阻為22Q,電動機內阻為1Q,電流表示數為3A,各用電器均正

常工作。則

A.通過副線圈的電流方向每秒鐘改變50次

B.電壓表示數為22立V

C.變壓器原線圈的輸入功率為66/W

D.電動機的輸出功率為40W

3.如圖所示，光滑直角三角形支架ABC豎直固定在水平地面上，B、C兩點均在地面上，AB與BC間的夾

角為8，分別套在AB、AC上的小球a和b用輕繩連接，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，輕繩與CA間的夾角為a.a、

b的質量之比為（）

BAO

A.----B.----C.----D.----

tan8tanacos8cosa

4.如圖所示為一種質譜儀的工作原理示意圖，此質譜儀由以下幾部分構成:離子源、加速電場、靜電分析

器、磁分析器、收集器.靜電分析器通道中心線半徑為R,通道內有均勻輻射電場,在中心線處的電場強度

大小為E;磁分析器中分布著方向垂直于紙面,磁感應強度為B的勻強磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊

界平行.由離子源發(fā)出一個質量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零,重力不計），經加速電場加速后進

入靜電分析器,沿中心線MN做勻速圓周運動,而后由P點進入磁分析器中,最終經過Q點進入收集器.下列

說法中正確的是（）

航電分析囂

[□收柒器

加速電場4

A.磁分析器中勻強磁場方向垂直于紙面向內

B.加速電場中的加速電壓U=4ER

2

C.磁分析器中圓心Oz到Q點的距離＜1=

D.任何離子若能到達P點,則一定能進入收集器

5.如圖，長為2/的直導線拆成邊長相等，夾角為60?的/形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中,

磁感應強度為8,當在該導線中通以電流強度為2的電流時，該/形通電導線受到的安培力大小為

XX

A.0B.O.5BI7C.BIlD.2BII

6.如圖所示，帶有光滑豎直桿的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球與套在豎直桿

上的小滑塊用輕繩連接，開始時輕繩與斜劈平行?，F給小滑塊施加一個豎直向上的拉力，使小滑塊沿桿緩

慢上升，整個過程中小球始終未脫離斜劈，則有

A.小球對斜劈的壓力保持不變

B.輕繩對小球的拉力先減小后增大

C.豎直桿對小滑塊的彈力先增大再減小

D.對小滑塊施加的豎直向上的拉力逐漸增大

二、多項選擇題

7.如圖所示，ABCD是固定在地面上、由同種金屬細桿制成的正方形框架，框架任意兩條邊的連接處平滑,

A、B、C、D四點在同一豎直面內，BC、CD邊與水平面的夾角分別為a、B(a>8),讓套在金屬桿上的

小環(huán)從A點無初速釋放。若小環(huán)從A經B滑到C點，摩擦力對小環(huán)做功為W”重力的沖量為L；若小環(huán)從

A經D滑到C點，摩擦力對小環(huán)做功為%,重力的沖量為L。則

A.Wj>W2B.Wi=Wz

C.L>I2D.I,=L

8.如圖所示，一根長導線彎曲成“n”形，通以直流電L正中間用絕緣線懸掛一金屬環(huán)c,環(huán)與導線處

于同一豎直平面內。在電流I增大的過程中，下列判斷正確的是

A.金屬環(huán)中無感應電流產生

B.金屬環(huán)中有逆時針方向的感應電流

C.懸掛金屬環(huán)C的豎直線的拉力大于環(huán)的重力

D.懸掛金屬環(huán)C的豎直線的拉力小于環(huán)的重力

9.如圖(a)所示，在足夠長的光滑的斜面上放置著金屬線框，垂直于斜面方向的勻強磁場的磁感應強度B

隨時問的變化規(guī)律如圖(b)所示(規(guī)定垂直斜面向上為正方向)。t=0時刻將線框由靜止釋放，在線框下滑

的過程中，下列說法正確的是

〃—

/

柑田lb)

A.線框中產生大小、方向周期性變化的電流

B.MN邊受到的安培力先減小后增大

C.線框做勻加速直線運動

D,線框中產生的焦耳熱等于其機械能的損失

10.=0時刻一質點開始做平拋運動，用下列圖象反映其水平分速度大小v*、豎直分速度大小v,、合速度

大小v與時間t的關系，合理的是

三、實驗題

11.如圖甲所示，質量m=lkg的物塊在平行斜面向上的拉力F作用下從靜止開始沿斜面向上運動，t=

0.5s時撤去拉力，利用速度傳感器得到其速度隨時間的變化關系圖象(vt圖象)如圖乙所示，g取10m/一,

求：

(1)2s內物塊的位移大小x和通過的路程L。

(2)沿斜面向上運動兩個階段的加速度的大小的、町和拉力F的大小。

12.如圖是簡易報警裝置，其原理是：導熱性能良好的豎直細管中裝有水銀，當溫度升高時，水銀柱上升,

使電路導通，蜂鳴器發(fā)出報警聲。27C時，空氣柱長度L為20cm,水銀柱上表面與導線下端的距離L?為

10cm,管內水銀柱高h為5cm,大氣壓強p°為75.