Физика и астрономия · 10 клас

Елементарни частици

76 въпроса с отговори, 10 ключови понятия и 6 задачи за мислене и 19 игри за проектора.

Елементарни частици, физика и астрономия 10 клас
  1. 1 Тема: Елементарни частици
  2. 2 Изберете игра
  3. 3 Пуснете на проектора
По тема 75 въпроса, 10 понятия, 6 задачи · 19 игриДобави в любими

Елементарни частици

ЛептониКваркиАдрониАнтичастициВзаимодействия

Табло и Вярно или невярно са безплатни с профил. Всички игри и „На живо“: 30 дни безплатно за учители. Цени

На живо с телефониУчениците влизат с код и отговарят от телефона си. Класация в реално време.
Без интернет в класната стая?Свалете темата веднъж, докато имате интернет. После игрите вървят и без връзка, а отговорите се изпращат, щом тя се върне.

Отборни битки

Класът е разделен на отбори, които се състезават за точки.

Уроци в темата

Кратко обяснение, най-важното за запомняне и въпроси за всеки урок от учебната програма.

Въпроси и отговори: Елементарни частици

Всички въпроси от комплекта по физика и астрономия за 10 клас. Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението. Удобно за преговор преди контролно и за подготовка у дома.

Лептони

  1. Коя от изброените частици е лептон?
    • Електронът
    • Протонът
    • Неутронът
    • Пионът

    Отговор: Електронът

    Лептоните не участват в силното взаимодействие; протонът, неутронът и пионът са адрони.

  2. Какъв е електричният заряд на електрона?
    • +e
    • −e
    • 0
    • +2e

    Отговор: −e

    Електронът носи елементарен отрицателен заряд −e ≈ −1,6·10−19 C.

  3. Какъв електричен заряд има неутриното?
    • −e
    • +e
    • 0
    • −e/3

    Отговор: 0

    Неутриното е неутрален лептон, затова взаимодейства с веществото изключително слабо.

  4. Колко вида (аромата) лептони познаваме?
    • 3
    • 12
    • 2
    • 6

    Отговор: 6

    Електрон, мюон, тау и трите вида неутрино.

  5. Колко поколения (семейства) лептони има?
    • 2
    • 4
    • 3
    • 6

    Отговор: 3

    Лептоните се групират в три поколения: електрон, мюон и тау, всеки със своето неутрино.

  6. Каква е античастицата на мюона μ−?
    • Позитронът
    • Антимюонът μ+
    • Тау-лептонът
    • Протонът

    Отговор: Антимюонът μ+

    Всеки лептон има античастица с противоположен заряд; на μ− съответства μ+.

  7. Какво е мюонът?
    • Частица от три кварка
    • Античастица на протона
    • Лептон, подобен на електрона, но около 207 пъти по-тежък
    • Преносител на силното взаимодействие

    Отговор: Тежък „брат“ на електрона

    Мюонът има заряд −e и живее около 2,2 μs.

  8. Кой лептон има най-голяма маса?
    • Електронът
    • Мюонът
    • Електронното неутрино
    • Тау-лептонът

    Отговор: Тау-лептонът

    Тау-лептонът е около 3500 пъти по-масивен от електрона и е най-тежкият лептон.

  9. Къде се образуват мюоните, които достигат земната повърхност?
    • В ядрото на Земята
    • В АЕЦ
    • В мълниите
    • В горните слоеве на атмосферата при удари на космически лъчи

    Отговор: В горните слоеве на атмосферата при удари на космически лъчи

    Космическите лъчи (главно протони) се сблъскват с ядра във въздуха и създават пиони, които се разпадат на мюони.

  10. Кое е вярно за неутриното?
    • Има заряд +e
    • Съставено е от кварки
    • Тежко е колкото протона
    • Няма заряд, има изключително малка маса и участва само в слабото (и гравитационното) взаимодействие

    Отговор: Неутрално, почти без маса, взаимодейства слабо

    През тялото ни всяка секунда минават трилиони неутрина от Слънцето.

  11. В кое фундаментално взаимодействие не участва нито един лептон?
    • Слабото
    • Силното
    • Гравитационното
    • Електромагнитното

    Отговор: Силното

    Лептоните не са изградени от кварки и не участват в силното взаимодействие.

  12. Колко пъти приблизително масата на мюона е по-голяма от масата на електрона?
    • ≈ 207
    • ≈ 2
    • ≈ 1836
    • ≈ 3500

    Отговор: ≈ 207

    Мюонът е около 207 пъти по-тежък от електрона (≈ 106 MeV), но иначе прилича на него.

  13. Кой физик предполага съществуването на неутриното през 1930 г., за да спаси закона за запазване на енергията при бета-разпада?
    • Енрико Ферми
    • Пол Дирак
    • Волфганг Паули
    • Нилс Бор

    Отговор: Волфганг Паули

    Паули предполага нова неутрална лека частица.

  14. Кои частици се образуват при бета-минус разпада на неутрона?
    • Протон и гама-фотон
    • Протон, позитрон и неутрино
    • Протон, електрон и електронно антинеутрино
    • Два протона и електрон

    Отговор: Протон, електрон и електронно антинеутрино

    n → p + e− + ν̄e: запазват се зарядът и лептонното число.

  15. Защо мюоните от атмосферата достигат Земята, въпреки че средното им време на живот е само около 2,2 μs?
    • Защото се движат по-бързо от светлината
    • Защото не се разпадат във въздуха
    • Поради забавянето на времето при скорости, близки до скоростта на светлината
    • Защото Земята ги привлича силно

    Отговор: Поради забавянето на времето при скорости, близки до скоростта на светлината

    За 2,2 μs дори със скоростта на светлината мюонът би изминал около 660 m; поради релативисткото забавяне на времето той живее в земната система много по-дълго и изминава километри.

Кварки

  1. Колко вида (аромата) кварки има?
    • 3
    • 2
    • 6
    • 8

    Отговор: 6

    u, d, s, c, b, t (горен, долен, странен, чаровен, дънен, върхов).

  2. Кои два аромата кварки изграждат протоните и неутроните?
    • u и d
    • s и c
    • b и t
    • u и s

    Отговор: u и d

    Протонът е uud, а неутронът е udd, т.е. те са изградени от u- и d-кварки.

  3. Какъв е електричният заряд на d-кварка?
    • +2/3 e
    • −1/3 e
    • +1/3 e
    • −e

    Отговор: −1/3 e

    d-кваркът има заряд −1/3 e; например неутронът udd има заряд 2/3 − 1/3 − 1/3 = 0.

  4. Какъв е електричният заряд на u-кварка?
    • +1/3 e
    • −1/3 e
    • +e
    • +2/3 e

    Отговор: +2/3 e

    Кварките имат дробни заряди.

  5. Кой е най-тежкият кварк?
    • b-кваркът
    • s-кваркът
    • c-кваркът
    • t-кваркът

    Отговор: t-кваркът

    t-кваркът (top) има маса около 173 GeV/c2, почти колкото атом на злато.

  6. От какви кварки е съставен неутронът?
    • uud
    • uuu
    • udd
    • ddd

    Отговор: udd

    Неутронът е udd: 2/3 − 1/3 − 1/3 = 0.

  7. От какви кварки е съставен протонът?
    • udd
    • uuu
    • uud
    • ud̄

    Отговор: uud

    2/3 + 2/3 − 1/3 = +1.

  8. Какво означава характеристиката „цвят“ при кварките?
    • Заряд на силното взаимодействие
    • Дължина на вълната на излъчената светлина
    • Електричният им заряд
    • Масата им

    Отговор: Заряд на силното взаимодействие

    „Цветът“ е условно име на заряда, чрез който кварките участват в силното взаимодействие; няма връзка с видимите цветове.

  9. Кой кварк се съдържа в така наречените странни частици, например каоните?
    • u
    • d
    • t
    • s

    Отговор: s

    Странните частици съдържат s-кварк (странен кварк); каоните са мезони със s-кварк или анти-s-кварк.

  10. Какъв е зарядът на частица, съставена от кварките uus?
    • 0
    • +2
    • −1
    • +1

    Отговор: +1 (Σ+)

    s-кваркът има заряд −1/3: 2/3 + 2/3 − 1/3 = +1.

  11. Какъв е електричният заряд на анти-u-кварка (ū)?
    • +2/3 e
    • −1/3 e
    • −2/3 e
    • +1/3 e

    Отговор: −2/3 e

    Античастицата има противоположен заряд: u е +2/3 e, значи ū е −2/3 e.

  12. Колко поколения кварки има?
    • 3
    • 2
    • 4
    • 6

    Отговор: 3

    Кварките се групират в три поколения: (u, d), (c, s), (t, b), подобно на трите поколения лептони.

  13. Защо не се наблюдават свободни кварки?
    • Кварките нямат маса
    • Силата между кварките не намалява при раздалечаване (конфайнмънт)
    • Кварките се разпадат мигновено на електрони
    • Кварките са неутрални

    Отговор: Конфайнмънт (затваряне)

    При опит да се раздалечат, енергията поражда нови двойки кварк-антикварк.

  14. Кои частици пренасят силното взаимодействие между кварките?
    • Фотони
    • Глуони
    • W и Z бозони
    • Пиони

    Отговор: Глуони

    Преносители на силното (цветно) взаимодействие между кварките са глуоните.

  15. Какво се случва с кварките при бета-минус разпад на неутрона?
    • u-кварк се превръща в d-кварк
    • d-кварк се превръща в u-кварк
    • s-кварк се превръща в u-кварк
    • Кварките не се променят

    Отговор: d-кварк се превръща в u-кварк

    Неутронът udd става протон uud: един d-кварк се превръща в u-кварк чрез слабото взаимодействие (с излъчване на W− бозон).

Адрони

  1. Какво са адроните?
    • Частици, съставени от кварки, които участват в силното взаимодействие
    • Частици без маса
    • Преносители на електромагнитното взаимодействие
    • Видове неутрино

    Отговор: Съставни частици от кварки

    Делят се на бариони и мезони.

  2. Кои от изброените частици са адрони?
    • Електронът и мюонът
    • Протонът и неутронът
    • Фотонът и глуонът
    • Неутриното и електронът

    Отговор: Протонът и неутронът

    Протонът и неутронът са изградени от кварки, затова са адрони (бариони).

  3. Какво е барионното число на протона?
    • 0
    • +1
    • −1
    • +1/3

    Отговор: +1

    Всички бариони имат барионно число +1, антибарионите −1, а мезоните 0.

  4. От колко кварка е съставен всеки барион?
    • От кварк и антикварк
    • От два кварка
    • От пет кварка
    • От три кварка

    Отговор: Три кварка

    Протонът и неутронът са бариони.

  5. От какво е съставен всеки мезон?
    • Три кварка
    • Два кварка
    • Три антикварка
    • Кварк и антикварк

    Отговор: Кварк и антикварк

    Мезоните са съставени от кварк и антикварк, например π+ = ud̄.

  6. Какъв е кварковият състав на пиона π+?
    • uud
    • ūd
    • ud̄
    • uū

    Отговор: ud̄

    π+ е u-кварк и анти-d-кварк: заряд 2/3 + 1/3 = +1.

  7. Кое от изброените е мезон?
    • Пионът (π-мезон)
    • Протонът
    • Неутронът
    • Електронът

    Отговор: Пионът

    π+ е съставен от u-кварк и анти-d кварк.

  8. Около колко е средното време на живот на свободния неутрон?
    • около 15 минути
    • около 1 секунда
    • около 1 година
    • около 10−8 s

    Отговор: около 15 минути

    Свободният неутрон живее средно около 880 s (около 15 минути) и се разпада на протон, електрон и антинеутрино.

  9. Какво е барионното число на един кварк?
    • 1
    • 0
    • 3
    • 1/3

    Отговор: 1/3

    Барионът се състои от три кварка и има барионно число 1, затова на всеки кварк се пада 1/3.

  10. Кой от изброените бариони е стабилен в свободно състояние?
    • Неутронът
    • Протонът
    • Σ+ хиперонът
    • Λ хиперонът

    Отговор: Протонът

    Свободният неутрон се разпада на протон, електрон и антинеутрино.

  11. Кой закон за запазване забранява разпада p → e+ + γ?
    • На електричния заряд
    • На енергията
    • На барионното число
    • На масата

    Отговор: На барионното число

    Зарядът се запазва (+1 = +1), а енергията стига, но барионното число намалява от 1 на 0, затова разпадът е забранен.

  12. Какъв е кварковият състав на хиперона Λ0?
    • uds
    • uud
    • udd
    • uus

    Отговор: uds

    Λ0 е барион от u-, d- и s-кварк: заряд 2/3 − 1/3 − 1/3 = 0.

  13. Кой учен (заедно с Джордж Цвайг) предлага кварковия модел през 1964 г.?
    • Ричард Файнман
    • Енрико Ферми
    • Мъри Гел-Ман
    • Питър Хигс

    Отговор: Мъри Гел-Ман

    Гел-Ман получава Нобелова награда през 1969 г. за класификацията на частиците.

  14. Кой японски физик предсказва през 1935 г. мезоните като преносители на ядрените сили?
    • Енрико Ферми
    • Мъри Гел-Ман
    • Пол Дирак
    • Хидеки Юкава

    Отговор: Хидеки Юкава

    Хидеки Юкава предсказва частица с междинна маса (мезон), открита по-късно като пион; получава Нобелова награда през 1949 г.

  15. Около колко е средното време на живот на заредените пиони?
    • ≈ 15 минути
    • ≈ 1 s
    • ≈ 2,6·10−8 s
    • Стабилни са

    Отговор: ≈ 2,6·10−8 s

    Заредените пиони се разпадат за около 26 ns, главно на мюон и неутрино; всички мезони са нестабилни.

Античастици

  1. Как се нарича античастицата на електрона?
    • Протон
    • Неутрино
    • Позитрон
    • Мюон

    Отговор: Позитрон

    Позитронът има същата маса като електрона и заряд +e.

  2. Какъв е електричният заряд на антипротона?
    • −e
    • +e
    • 0
    • −2e

    Отговор: −e

    Античастицата има заряд, противоположен на частицата: протонът е +e, антипротонът е −e.

  3. Коя е античастицата на фотона?
    • Антифотон с отрицателен заряд
    • Самият фотон
    • Електронът
    • Неутриното

    Отговор: Самият фотон

    Фотонът няма заряд и други квантови числа, които да се обърнат, затова сам е своя античастица.

  4. Кой учен теоретично предсказва позитрона?
    • Карл Андерсън
    • Пол Дирак
    • Нилс Бор
    • Ърнест Ръдърфорд

    Отговор: Пол Дирак (1928-1931)

    Андерсън открива позитрона в космическите лъчи през 1932 г.

  5. Как се отнасят масата на частица и масата на нейната античастица?
    • Античастицата е по-лека
    • Равни са
    • Античастицата е по-тежка
    • Античастицата няма маса

    Отговор: Равни са

    Частицата и античастицата имат еднакви маси и противоположни заряди.

  6. Какво е раждане на двойка?
    • Делене на ядро на две
    • Сливане на два протона
    • Превръщане на гама-фотон в електрон и позитрон
    • Излъчване на два фотона от атом

    Отговор: Превръщане на гама-фотон в електрон и позитрон

    Фотон с достатъчно енергия близо до ядро може да се превърне в двойка частица и античастица, например e− и e+.

  7. Какво се получава при анихилация на електрон и позитрон в покой?
    • Протон и неутрон
    • Два гама-фотона
    • Нищо, енергията изчезва
    • Нов електрон

    Отговор: Два гама-фотона

    Масата на двойката се превръща в енергия на лъчение.

  8. Кой открива позитрона в космическите лъчи през 1932 г.?
    • Ърнест Ръдърфорд
    • Пол Дирак
    • Карл Андерсън
    • Джеймс Чадуик

    Отговор: Карл Андерсън

    Карл Андерсън наблюдава следите на позитрони в камера на Уилсън, поставена в магнитно поле.

  9. Какъв е електричният заряд на антинеутрона?
    • −e
    • +e
    • −2e
    • 0

    Отговор: 0

    Антинеутронът е неутрален като неутрона, но е съставен от антикварки (ūd̄d̄) и има барионно число −1.

  10. Каква е общата енергия на фотоните при анихилация на електрон и позитрон в покой?
    • ≈ 1,022 MeV
    • ≈ 0,511 MeV
    • ≈ 1876 MeV
    • ≈ 13,6 eV

    Отговор: ≈ 1,022 MeV

    2·mec2 = 2·0,511 MeV.

  11. Какъв е кварковият състав на антипротона?
    • uud
    • ūūd̄
    • udd
    • ūd̄d̄

    Отговор: ūūd̄

    Протонът е uud, затова антипротонът е съставен от съответните антикварки ūūd̄.

  12. Защо антивеществото не може да се съхранява в обикновен съд?
    • Изпарява се моментално
    • При допир с веществото на стените анихилира
    • Има много голяма маса
    • Отблъсква се гравитационно

    Отговор: При допир с веществото на стените анихилира

    Античастиците анихилират с частиците на стените; в ЦЕРН антиводородът се задържа в магнитни капани във вакуум.

  13. Кой медицински метод използва анихилацията на позитрони?
    • Рентгенография
    • Ехография (ултразвук)
    • Електрокардиография
    • Позитронно-емисионна томография (ПЕТ)

    Отговор: ПЕТ

    Вкарва се вещество, което излъчва позитрони, и се регистрират двойките гама-фотони.

  14. Колко енергия се отделя при пълна анихилация на 1 g вещество с 1 g антивещество?
    • 9·1013 J
    • 1,8·1011 J
    • 3·108 J
    • 1,8·1014 J

    Отговор: 1,8·1014 J

    E = mc2 = 2·10−3 kg · 9·1016 m2/s2 = 1,8·1014 J (изчезват общо 2 g).

  15. Коя е загадката на асиметрията между вещество и антивещество?
    • Защо наблюдаваната Вселена е съставена почти само от вещество
    • Защо античастиците имат по-голяма маса
    • Защо позитронът е по-тежък от електрона
    • Защо антивеществото е по-студено

    Отговор: Защо наблюдаваната Вселена е съставена почти само от вещество

    Ако при Големия взрив веществото и антивеществото са възникнали в равни количества, те биха анихилирали; малкото превишение на веществото още не е напълно обяснено.

Взаимодействия

  1. Колко са фундаменталните взаимодействия в природата?
    • 4
    • 2
    • 3
    • 6

    Отговор: 4

    Гравитационно, електромагнитно, силно и слабо.

  2. Кое фундаментално взаимодействие ни задържа на повърхността на Земята?
    • Електромагнитното
    • Гравитационното
    • Слабото
    • Силното

    Отговор: Гравитационното

    Земята ни привлича чрез гравитационното взаимодействие.

  3. Кое взаимодействие задържа електроните около ядрото в атома?
    • Гравитационното
    • Електромагнитното
    • Слабото
    • Силното

    Отговор: Електромагнитното

    Отрицателните електрони се привличат от положителното ядро чрез електромагнитното взаимодействие.

  4. Кое фундаментално взаимодействие задържа кварките в протоните и неутроните и има най-голяма интензивност?
    • Гравитационното
    • Силното
    • Електромагнитното
    • Слабото

    Отговор: Силното

    То е около 100 пъти по-силно от електромагнитното на ядрени разстояния.

  5. Коя частица е преносител на електромагнитното взаимодействие?
    • Глуонът
    • W бозонът
    • Фотонът
    • Хигсовият бозон

    Отговор: Фотонът

    Електромагнитното взаимодействие се пренася от фотони.

  6. Коя частица, открита в ЦЕРН през 2012 г., е свързана с механизма, придаващ маса на частиците?
    • Глуонът
    • Гравитонът
    • Хигс бозонът
    • Неутриното

    Отговор: Хигс бозонът

    Хигс бозонът е открит в Големия адронен колайдер през 2012 г.; чрез полето на Хигс частици като W и Z бозоните получават маса.

  7. Кое взаимодействие държи нуклоните заедно в ядрото?
    • Силното (ядреното)
    • Електромагнитното
    • Гравитационното
    • Слабото

    Отговор: Силното

    Ядрените сили са проява на силното взаимодействие.

  8. Кое е най-слабото фундаментално взаимодействие?
    • Слабото
    • Електромагнитното
    • Силното
    • Гравитационното

    Отговор: Гравитационното

    Гравитационното е най-слабото: между два протона то е около 1036 пъти по-слабо от електричното.

  9. Коя хипотетична частица би била преносител на гравитационното взаимодействие?
    • Фотонът
    • Глуонът
    • Z бозонът
    • Гравитонът

    Отговор: Гравитонът

    Гравитонът е предполагаем преносител на гравитацията, но засега не е регистриран експериментално.

  10. Кое взаимодействие е отговорно за бета-разпада?
    • Слабото
    • Силното
    • Гравитационното
    • Електромагнитното

    Отговор: Слабото

    При него неутрон се превръща в протон с отделяне на електрон и антинеутрино.

  11. Какъв е радиусът на действие на ядрените сили между нуклоните?
    • около 10−15 m
    • около 10−10 m
    • около 1 m
    • безкраен

    Отговор: около 10−15 m

    Ядрените сили действат на разстояния от порядъка на размерите на ядрото, около 10−15 m.

  12. Чрез кое взаимодействие протича първата стъпка на протон-протонния цикъл в Слънцето (p + p → d + e+ + ν)?
    • Слабото
    • Силното
    • Гравитационното
    • Електромагнитното

    Отговор: Слабото

    При тази реакция един протон се превръща в неутрон, което е възможно само чрез слабото взаимодействие; затова Слънцето „гори“ бавно.

  13. Кои частици са преносители на слабото взаимодействие?
    • Фотоните
    • W и Z бозоните
    • Глуоните
    • Пионите

    Отговор: W+, W− и Z0 бозони

    Открити са в ЦЕРН през 1983 г.

  14. Кои две взаимодействия имат безкраен радиус на действие?
    • Гравитационното и електромагнитното
    • Силното и слабото
    • Гравитационното и слабото
    • Електромагнитното и силното

    Отговор: Гравитационното и електромагнитното

    Гравитационните и електромагнитните сили намаляват като 1/r2, но не изчезват на никакво разстояние.

  15. Как се нарича теорията, която описва елементарните частици и три от четирите взаимодействия (без гравитацията)?
    • Общата теория на относителността
    • Стандартният модел
    • Класическата механика
    • Теорията на хаоса

    Отговор: Стандартният модел

    Стандартният модел описва кварките, лептоните, преносителите на силното, слабото и електромагнитното взаимодействие, както и Хигс бозона.

Финален въпрос

Какъв заряд има антипротонът и от какви кварки е съставен?

Отговор: −e; от два анти-u и един анти-d кварк

Античастицата има обратен заряд: −(2/3 + 2/3 − 1/3) = −1.

Ключови понятия по темата

Кварк
Фундаментална частица с дробен заряд, от която са изградени адроните
Лептон
Фундаментална частица, която не участва в силното взаимодействие
Адрон
Съставна частица от кварки
Барион
Частица от три кварка
Мезон
Частица от кварк и антикварк
Неутрино
Лептон без заряд с изключително малка маса
Анихилация
Превръщане на частица и античастицата ѝ в лъчение
Глуон
Преносител на силното взаимодействие
Мюон
Нестабилен лептон, около 207 пъти по-тежък от електрона
Дирак
Британски физик, предсказал античастиците

Често задавани въпроси

Как да проведа час по темата „Елементарни частици“ с игра?

Изберете игра от комплекта и я пуснете на проектора или интерактивната дъска. Табло е добро за преговор на целия раздел, Ескейп стая е подходяща преди контролно, а Вярно или невярно е бърза загрявка в началото на часа. Не е нужно нищо за инсталиране.

По учебната програма ли са въпросите за 10 клас?

Да. Въпросите следват учебната програма на МОН по физика и астрономия за 10 клас (първи гимназиален етап) и покриват: Лептони, Кварки, Адрони, Античастици, Взаимодействия.

Могат ли учениците да отговарят от телефоните си?

Да. С режим „На живо“ всеки ученик влиза с код от телефона си, отговаря на въпросите и вижда класацията в реално време.

Може ли детето да упражнява темата у дома?

Да. В раздел „У дома“ детето играе със същите въпроси, събира звезди и повтаря грешките си, а родителят вижда напредъка.

Още теми по физика и астрономия

Всички теми по физика и астрономия за 10 клас · Всички игри