高中物理粵教版4第五章相對(duì)論單元測(cè)試 2023版第5章質(zhì)量測(cè)評(píng)5

質(zhì)量測(cè)評(píng)(五)(時(shí)間：90分鐘滿分100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分．有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1．如圖1所示，假設(shè)一輛由超強(qiáng)力電池供電的摩托車和一輛普通有軌電車，都被加速到接近光速；在我們的靜止參考系中進(jìn)行測(cè)量，哪輛車的質(zhì)量將增大()圖1A．摩托車 B．有軌電車C．兩者都增加 D．都不增加【解析】在相對(duì)論中普遍存在一種誤解，即認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量總是隨速度增加而增大；當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量要趨于無(wú)窮大．其實(shí)物體質(zhì)量增大只是發(fā)生在給它不斷輸入能量的時(shí)候，而不一定是增加速度的時(shí)候．對(duì)有軌電車，能量通過(guò)導(dǎo)線從發(fā)電廠源源不斷輸入；而摩托車的能源卻是它自己帶的．能量不斷從外界輸入有軌電車，但沒(méi)有能量從外界輸給摩托車．能量對(duì)應(yīng)于質(zhì)量，所以有軌電車的質(zhì)量將隨速度增加而增大，而摩托車的質(zhì)量不會(huì)隨速度增加而增大．【答案】B2．你站在一根長(zhǎng)木桿的中央附近，并且看到木桿落在地上時(shí)是兩頭同時(shí)著地(如圖2所示)．所以，你認(rèn)為這木桿是平著落到了地上．假設(shè)此時(shí)小紅正以接近光速的速度從木桿前面掠過(guò)，她看到B端比A端先落到地，因而她認(rèn)為木桿是向右傾斜著落地的．她的看法是()圖2A．對(duì)的B．錯(cuò)的C．她應(yīng)感覺(jué)到木桿在朝她運(yùn)動(dòng)D．她應(yīng)感覺(jué)到木桿在遠(yuǎn)離她運(yùn)動(dòng)【解析】當(dāng)小紅以光速大小掠過(guò)木桿時(shí)，在她看來(lái)，木桿不僅在下落，而且還在朝她運(yùn)動(dòng)，正好像星體朝你的飛船運(yùn)動(dòng)一樣．因此，在你看來(lái)同時(shí)發(fā)生的兩件事，在小紅看來(lái)首先在B端發(fā)生．【答案】AC3．根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．任何核反應(yīng)，只要伴隨能量的產(chǎn)生，則反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量和一定不相等B．太陽(yáng)不斷地向外輻射能量，因而太陽(yáng)的總質(zhì)量一定不斷減小C．雖然太陽(yáng)不斷地向外輻射能量，但它的總質(zhì)量是不可改變的D．若地球從太陽(yáng)獲得的能量大于地球向外輻射的能量，則地球的質(zhì)量將不斷增大【答案】C4．根據(jù)相對(duì)論判斷下列說(shuō)法正確的是()A．狹義相對(duì)論全面否定了經(jīng)典力學(xué)理論B．如果物體在地面上靜止不動(dòng)，任何人在任何參考系里面測(cè)出物體的長(zhǎng)度都是一樣的C．由E＝mc2可知，質(zhì)量可轉(zhuǎn)變成能量．D．物體速度越大，質(zhì)量也變得越大【解析】狹義相對(duì)論并沒(méi)有全面否定經(jīng)典力學(xué)理論，經(jīng)典力學(xué)是狹義相對(duì)論在低速情況下的特例，故A錯(cuò)；物體長(zhǎng)度的測(cè)量結(jié)果與觀察者所在的參考系有關(guān)，B錯(cuò)；E＝mc2只說(shuō)明物體的能量E與其速度v有對(duì)應(yīng)關(guān)系，并不是質(zhì)量能轉(zhuǎn)化為能量，故C錯(cuò)；相對(duì)論質(zhì)速關(guān)系式表明物體速度越大，其質(zhì)量越大，D對(duì)．【答案】D5．下面的說(shuō)法中正確的是()A．因?yàn)闀r(shí)間是絕對(duì)的，所以我們?cè)诓煌膮⒖枷抵杏^察到的時(shí)間進(jìn)程都是相同的B．空間與時(shí)間之間是沒(méi)有聯(lián)系的C．有物質(zhì)才有空間和時(shí)間D．在一個(gè)確定的參考系中觀察，運(yùn)動(dòng)物體的空間距離和時(shí)間進(jìn)程跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)【解析】經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為空間和時(shí)間是脫離物質(zhì)存在的，是絕對(duì)的，空間與時(shí)間之間也是沒(méi)有聯(lián)系的，其實(shí)是錯(cuò)誤的，故A、B錯(cuò)誤．因?yàn)橄鄬?duì)論中空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，在長(zhǎng)度的相對(duì)性和時(shí)間的相對(duì)性上都得到了驗(yàn)證．【答案】CD6．下列幾種說(shuō)法：(1)所有慣性系中基本規(guī)律都是等價(jià)的；(2)在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)；(3)在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的傳播速度都相同．其中哪些說(shuō)法是正確的()A．只有(1)(2)是正確的B．只有(1)(3)是正確的C．只有(2)(3)是正確的D．三種說(shuō)法都是正確的【解析】根據(jù)狹義相對(duì)論知(1)(2)(3)都正確．【答案】D7．關(guān)于質(zhì)量和長(zhǎng)度下列說(shuō)法中正確的是()A．物體的質(zhì)量與位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)任何關(guān)系，是物質(zhì)本身的屬性B．物體的質(zhì)量與位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較低的情況下，變化忽略不計(jì)C．物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，是物質(zhì)本身的屬性D．物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較低的情況下，變化忽略不計(jì)【解析】物體長(zhǎng)度、質(zhì)量都與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只有在速度較低時(shí)變化可忽略．【答案】BD8．如圖3所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光，列車上的觀測(cè)者測(cè)得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()圖3A．同時(shí)被照亮 B．A先被照亮C．C先被照亮 D．無(wú)法判斷【解析】因列車沿AC方向接近光速行駛，根據(jù)“同時(shí)”的相對(duì)性，即前邊的事件發(fā)生，后邊的事件后發(fā)生可知C先被照亮，答案為C.【答案】C9．A、B兩火箭沿地面上一足球場(chǎng)的長(zhǎng)軸方向在其上空高速飛過(guò)，且vA>vB，在火箭上的人觀察結(jié)果正確的是()A．A火箭上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度比B火箭上的人觀察到的大B．A火箭上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度比B火箭上的人觀察到的小C．兩火箭上的人觀察到的足球場(chǎng)的長(zhǎng)度相同D．兩火箭上的人觀察到的足球場(chǎng)的寬度相同【解析】因?yàn)楫?dāng)一個(gè)慣性系的速度比較大時(shí)，符合l＝l′eq\r(1－\f(v2,c2))，速度越大，l越?。?yàn)関A>vB，所以lA<lB.【答案】BD10．用相對(duì)論的觀點(diǎn)判斷下列說(shuō)法是否正確()A．時(shí)間和空間都是絕對(duì)的，在任何參考系中一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)物體的長(zhǎng)度總不會(huì)改變B．在地面上的人看來(lái)，以10km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會(huì)變快，但是飛船中的宇船員卻看到時(shí)鐘可能是準(zhǔn)確的C．在地面上的人看來(lái)，以10km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變窄，而飛船中的宇航員卻感到地面上的人看起來(lái)比飛船中的人扁一些D．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度v?c時(shí)，“時(shí)間膨脹”和“長(zhǎng)度收縮”效果可忽略不計(jì)【解析】由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))兩處的人都感覺(jué)l<l0，由Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v2,c2)))，l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))，在v?c時(shí)，Δt≈Δt′，l≈l0.【答案】CD二、填空題(12分)11．(12分)根據(jù)愛(ài)因斯坦的理論，一把米尺，在它與觀察者有不同相對(duì)速度的情況下，米尺長(zhǎng)度是不同的，它們之間的關(guān)系見(jiàn)圖4.由此可知，當(dāng)米尺和觀察者的相對(duì)速度達(dá)到0.8c(c圖4【解析】由圖可以對(duì)應(yīng)看出，米尺的長(zhǎng)度大約為0.6m，在日常生活中，我們無(wú)法觀察到米尺長(zhǎng)度變化的現(xiàn)象，是因?yàn)橛^察者相對(duì)于米尺的運(yùn)動(dòng)速度太?。敬鸢浮刻∪⒂?jì)算題(共38分，計(jì)算題必須有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)12．(10分)一支靜止時(shí)長(zhǎng)10m的飛行物以3km/s的速度從觀察者的身邊掠過(guò)，觀察者測(cè)得飛行物的長(zhǎng)度應(yīng)為多少？飛行物上的人測(cè)得飛行物的長(zhǎng)度應(yīng)為多少？如果飛行物的速度為光速的三分之一呢？【解析】飛行物相對(duì)于飛行物上的人是靜止的，所以不管飛行物的速度是多少，飛行物上的人測(cè)得的飛行物長(zhǎng)與靜止時(shí)相同，為L(zhǎng)0＝10m．如果飛行物的速度為v1＝3×103m/s.地面觀察者測(cè)得的飛行物長(zhǎng)L1為L(zhǎng)1＝L0eq\r(1－\f(v1,c)2)＝10×eq\r(1－\f(3×103,3×108)2)m≈10m如果飛行物的速度為v2＝c/3，地面觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)L2為L(zhǎng)2＝L0eq\r(1－\f(v2,c)2)＝10×eq\r(1－\f(c/3,c)2)m≈9.43m.【答案】10m10m9.43m13．(8分)以8km/s的速度運(yùn)行的人造衛(wèi)星上一只完好的手表走過(guò)了1min，地面上的人認(rèn)為它走過(guò)這1min“實(shí)際”上花了多少時(shí)間？【解析】Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))＝eq\f(1,\r(1－\f(8×103,3×108)2))min＝(1＋×10－10)min【答案】Δt＝(1＋×10－10)min14．(10分)在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得以速度0.8c運(yùn)動(dòng)的π介子的平均壽命為4×10－8【解析】相對(duì)于π介子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得π介子的平均壽命為Δt，則相對(duì)于π介子靜止的參考系中測(cè)得π介子的平均壽命為Δt′＝Δteq\r(1－\f(v2,c2))＝4×10－8×eq\r(1－\f,c)2)s＝×10－8s.【答案】×10－8s15．(10分)電子的靜止質(zhì)量m0＝×10－31kg(1)試用焦和電子伏為單位來(lái)表示電子的靜質(zhì)能．(2)靜止電子經(jīng)過(guò)106V電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多少？【解析】(1)由質(zhì)能方程得：E＝mc2＝×10－31×(3×108)2J＝×10－14J＝eq\f×10－14,×10－19)eV＝MeV.(2)由能量關(guān)系得：eU＝(m－m0)c2，解得m＝eq\f(eU,c2)＋m0＝eq\f×10－19×106,