2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫——基本粒子間相互作用研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪個粒子不是強(qiáng)子？A.質(zhì)子B.中子C.π介子D.中微子2.量子色動力學(xué)（QCD）的基本假設(shè)是：A.自然界的所有力最終都可以歸結(jié)為四種基本力B.強(qiáng)相互作用是矢量相互作用C.夸克和膠子是強(qiáng)相互作用的媒介粒子D.強(qiáng)相互作用與電荷有關(guān)3.下列哪個現(xiàn)象是弱相互作用的一個重要特征？A.電荷守恒B.守恒C.宇稱不守恒D.獨立性4.弱力介子主要包括：A.光子B.W+、W-、Z0C.膠子D.膠子5.下列哪個實驗首次證實了中微子的存在？A.安德森實驗B.康普頓實驗C.貝特實驗D.費米實驗6.量子電動力學(xué)（QED）的主要預(yù)言是：A.電磁相互作用的存在B.光子的存在C.電子的存在D.電磁相互作用是長程力7.下列哪個物理量在電磁相互作用中守恒？A.重子數(shù)B.輕子數(shù)C.電荷D.奇異數(shù)8.廣義相對論的主要內(nèi)容包括：A.牛頓運動定律B.萬有引力定律C.時空彎曲D.能量守恒9.下列哪個現(xiàn)象是引力相互作用的一個重要特征？A.短程力B.非常強(qiáng)的力C.作用范圍無限D(zhuǎn).作用時間極短10.基本粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型主要包括：A.強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用B.夸克模型C.輕子模型D.傳遞粒子模型二、填空題（每空1分，共15分）1.強(qiáng)相互作用的主要特點是______、______和______。2.弱相互作用的主要形式有______和______。3.電磁相互作用的基本公式是______。4.廣義相對論的數(shù)學(xué)形式是______。5.中微子的兩種主要類型是______和______。6.夸克模型認(rèn)為強(qiáng)子是由______和______組成的。7.傳遞強(qiáng)相互作用的媒介粒子是______。8.傳遞弱相互作用的媒介粒子是______。9.傳遞電磁相互作用的媒介粒子是______。10.傳遞引力相互作用的媒介粒子是______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述夸克模型的基本內(nèi)容。2.簡述CP破壞的現(xiàn)象和意義。3.簡述量子電動力學(xué)（QED）的主要內(nèi)容和意義。4.簡述廣義相對論的主要內(nèi)容和意義。四、計算題（每題10分，共20分）1.一個能量為1TeV的γ光子與一個靜止的質(zhì)子發(fā)生彈性散射，散射角為90度，求散射后γ光子的能量和質(zhì)子的動能。2.一個中子與一個質(zhì)子發(fā)生弱相互作用，衰變?yōu)橐粋€電子、一個反電子中微子和一個質(zhì)子，求這個過程中產(chǎn)生的能量。五、論述題（15分）試述基本粒子間相互作用理論的重大意義以及未來的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.A6.B7.C8.C9.C10.A二、填空題1.短程力、強(qiáng)、非定域性2.β衰變、中微子振蕩3.F=qE+qv×B4.E2-c2B2=Rμ???5.電子中微子、μ子中微子6.夸克、膠子7.膠子8.W+、W-、Z09.光子10.引力子（理論上）三、簡答題1.解析思路：從夸克組成強(qiáng)子出發(fā)，說明夸克有三種顏色、六種味（上、下、粲、奇、頂、底），以及它們的電荷和自旋。解釋強(qiáng)子是由三個夸克（重子）或一個夸克和兩個膠子（介子）組成的，并說明顏色約束和量子數(shù)守恒。2.解析思路：描述CP變換的概念，即將粒子的電荷宇稱和宇稱同時取反。解釋CP破壞的實驗證據(jù)，例如K介子的衰變。說明CP破壞的意義在于證明了標(biāo)準(zhǔn)模型的不足，需要引入新的物理機(jī)制。3.解析思路：從愛因斯坦場方程和電磁場的洛倫茲不變性出發(fā)，說明廣義相對論是關(guān)于時空彎曲的理論。解釋光子在彎曲時空中的傳播路徑，以及引力紅移等現(xiàn)象。說明QED是關(guān)于電磁相互作用的量子場論，解釋了光子和帶電粒子的相互作用，以及電磁輻射等現(xiàn)象。4.解析思路：從等效原理和引力的幾何性質(zhì)出發(fā)，說明廣義相對論是關(guān)于時空彎曲的理論。解釋引力是由于質(zhì)量分布引起的時空彎曲，以及物體在彎曲時空中的運動。說明引力波的預(yù)言和探測，以及廣義相對論在天體物理中的應(yīng)用。四、計算題1.解析思路：應(yīng)用能量和動量守恒定律，以及康普頓散射公式。先寫出散射前后的能量和動量守恒方程，然后利用康普頓散射公式求解散射后γ光子的能量和波長變化，最后根據(jù)能量和動量守恒方程求解質(zhì)子的動能。2.解析思路：應(yīng)用電荷、重子數(shù)、輕子數(shù)守恒定律，以及能量守恒定律。先寫出衰變前后的電荷、重子數(shù)、輕子數(shù)守恒方程，然后根據(jù)弱相互作用的特點和費米子性質(zhì)，估算衰變過程中產(chǎn)生的能量，主要轉(zhuǎn)化為電子的動能和反電子中微子的動能。五、論述題解析思路：首先說明基本粒子間相互作用理論的意義在于統(tǒng)一描述了自然界中的四種基本力，揭示了物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和演化規(guī)律。其次，