2019高中物理第十五章相對論簡介單元測評(對點(diǎn)練鞏固練)(含解析)新人教版

第十五章相對論簡介單元測評本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題，共40分)一、選擇題(1～6為單項(xiàng)選擇，7～10為多項(xiàng)選擇，每題4分，共40分)1．對相對論的基本認(rèn)識，以下說法正確的選項(xiàng)是( )A．相對論以為：真空中的光速在不一樣慣性參照系中都是相同的B．愛因斯坦經(jīng)過質(zhì)能方程說了然質(zhì)量就是能量C．在高速運(yùn)動的飛船中的鐘走得比地球上的鐘快D．我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運(yùn)動的球在水平方向上變扁了答案A分析愛因斯坦的質(zhì)能方程說了然質(zhì)量和能量的互相聯(lián)系，質(zhì)量和能量是物體存在的兩種形式，質(zhì)量和能量是不一樣的看法，B錯(cuò)誤；再由相對論的基來源理可知，A正確，C、D錯(cuò)誤。2．如下圖，依據(jù)狹義相對論的看法，火箭B是“追趕”光的；火箭A是“迎著”光飛翔的，若火箭相對地面的速度均為v，則兩火箭上的察看者測出的光速分別為( )A．c＋v，c－vB．c，cC．c－v，c＋vD．沒法確立答案B分析依據(jù)光速不變原理，察看者測出的光速都為c，故B正確。3．對于公式m＝m0( )，以下說法不正確的選項(xiàng)是v21－cA．公式中的m0是物體以速度v運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量B．當(dāng)物體運(yùn)動速度v＞0時(shí)，物體的質(zhì)量m＞m0，即物體的質(zhì)量改變了，但當(dāng)v較小時(shí)，經(jīng)典力學(xué)仍合用C．當(dāng)物體以較小的速度運(yùn)動時(shí)，質(zhì)量變化十分細(xì)小，經(jīng)典力學(xué)理論仍舊合用，只有當(dāng)物體以靠近光速運(yùn)動時(shí)，質(zhì)量變化才顯然，故經(jīng)典力學(xué)合用于低速運(yùn)動，而不合用于高速運(yùn)動D．往常因?yàn)槲矬w的速度太小，質(zhì)量的變化引不起我們的感覺，在剖析地球上物體的運(yùn)動時(shí)，不用考慮質(zhì)量的變化答案A分析公式中的m0是物體靜止時(shí)的質(zhì)量，A錯(cuò)誤；在v遠(yuǎn)小于光速時(shí)，質(zhì)量的變化不明顯，經(jīng)典力學(xué)依舊建立，B、C、D正確。故A正確。24．用有名的公式E＝mc(c是光速)，能夠計(jì)算核反響堆中為了產(chǎn)生必定的能量所需消耗的質(zhì)量。下邊的哪一種說法是正確的( )2A．公式E＝mc相同也能夠用來計(jì)算一個(gè)手電筒發(fā)出必定能量光時(shí)所丟掉的質(zhì)量2B．公式E＝mc合用于核反響堆中的核能，不合用于電池中的化學(xué)能2C．公式E＝mc不是廣泛合用的D．以上說法均不對答案A2分析質(zhì)能關(guān)系式E＝mc合用于任何種類的能量，自然也包含電池的能量，故A正確。5．某星際飛船正在遙遠(yuǎn)的外太空飛翔，若是它的速度能夠達(dá)到0．7c，在地球上觀察到其經(jīng)過8．76×104h的時(shí)間抵達(dá)某星球，則在飛船上的人看來，其抵達(dá)此星球需要的時(shí)間是( )A．8．76×104hB．6．26×104hC．12．27×104hD．16．52×104h答案Bv244分析t′＝t1－c＝8．76×10×0.51h≈6．26×10h，故B正確。6．假定地面上有一火車以靠近光速的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，其內(nèi)站立著一其中等身材的人，站在路旁的人察看車?yán)锏娜?，察看的結(jié)果是( )A．這個(gè)人是一個(gè)矮胖子B．這個(gè)人是一個(gè)瘦高個(gè)子C．這個(gè)人矮但不胖D．這個(gè)人瘦但不高答案D分析依據(jù)長度的相對性，相對運(yùn)動方向長度減小，垂直于運(yùn)動方向上的長度不變，所以這個(gè)人瘦但不高，D正確。7．分別站在地面和勻速向前行駛的車廂中點(diǎn)的甲、乙兩人，都看到了在車廂前、后壁發(fā)生的事件，以下說法正確的選項(xiàng)是( )A．若乙察看兩事件是同時(shí)的，則甲察看到前壁事件發(fā)生得早B．若乙察看兩事件是同時(shí)的，則甲察看到后壁事件發(fā)生得早C．若甲察看兩事件是同時(shí)的，則乙察看到前壁事件發(fā)生得早D．若甲察看兩事件是同時(shí)的，則乙察看到后壁事件發(fā)生得早答案AD分析

乙察看兩事件是同時(shí)的，

即光以前后壁到乙的時(shí)間相等，

但對甲而言，光以前壁到甲的流傳距離變小，用時(shí)少，因此以為前壁事件先發(fā)生。故

A正確，B錯(cuò)誤；同理甲以為同時(shí)，乙必定以為前壁事件發(fā)生得晚，故

D正確，

C錯(cuò)誤。8．在地面鄰近有一水平高速飛過的火箭。以下對于地面上的人和火箭中的人察看到的現(xiàn)象中正確的選項(xiàng)是( )A．地面上的人察看到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)度變快了B．地面上的人察看到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)度變慢了C．火箭上的人察看到火箭的長度和時(shí)間進(jìn)度均無變化D．火箭上的人看地面物體長度變小，時(shí)間進(jìn)度變慢了答案BCD分析由狹義相對論的“鐘慢效應(yīng)”和“尺縮效應(yīng)”可作出正確判斷。9．你站在一條長木桿的中央鄰近如下圖，并且看到木桿落在地上時(shí)是兩端同時(shí)著地。所以，你以為這木桿是平下落到了地上。而此時(shí)飛飛同學(xué)正以靠近光速的速度從木桿前面掠過，她看到B端比A端先落到地，因此她以為木桿是向右傾斜下落的。她的見解是( )A．對的B．錯(cuò)的C．她應(yīng)感覺到木桿在朝她運(yùn)動D．她應(yīng)感覺到木桿在遠(yuǎn)離她運(yùn)動答案AC分析當(dāng)飛飛同學(xué)掠過木桿時(shí)，在她看來，木桿不單在下落，并且還在朝她運(yùn)動，正好像星體朝你的飛船運(yùn)動相同。所以，在你看來同時(shí)發(fā)生的兩件事，在飛飛同學(xué)看來第一在B端發(fā)生。10．以下屬于“相對論”中的內(nèi)容是( )A．伽利略相對性原理B．“尺縮效應(yīng)”C．時(shí)鐘變慢D．物體的質(zhì)量不變是因?yàn)樗俏矬w的固有屬性，與運(yùn)動狀態(tài)沒關(guān)答案ABC分析狹義相對論的基本假定有伽利略的相對性原理和光速不變原理，廣義相對論有廣義相對性原理，故A正確；狹義相對論效應(yīng)有“尺縮效應(yīng)”“運(yùn)動延時(shí)效應(yīng)”“運(yùn)動質(zhì)量變大效應(yīng)”，故B、C正確，D錯(cuò)誤。第Ⅱ卷(非選擇題，共60分)二、填空題(每題5分，共20分)11．一個(gè)時(shí)鐘，在它與察看者有不一樣相對速度的狀況下，時(shí)鐘的頻次是不一樣的，它們之間的關(guān)系如下圖。由此可知，當(dāng)時(shí)鐘和察看者的相對速度達(dá)到0．6(c為真空中的光速)c時(shí)，時(shí)鐘的周期大概為________。在平時(shí)生活中，我們沒法覺察時(shí)鐘周期變化的現(xiàn)象，是因?yàn)椴炜凑呦鄬τ跁r(shí)鐘的運(yùn)動速度________。若在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的飛船上有一只表，從地面上察看，飛船上的全部物理、化學(xué)過程和生命過程都變______(填“快”或“慢”)了。答案2．5s太小慢分析經(jīng)過剖析圖象，當(dāng)相對速度為0．6c時(shí)，時(shí)鐘的頻次為0．4Hz，其周期為2．5s。時(shí)鐘變慢效應(yīng)只有當(dāng)相對速度比較大時(shí)，才有顯然的相對論效應(yīng)，人類生活在低速宏觀世界中，很難察看到愛因斯坦的相對論效應(yīng)。沒法覺察時(shí)鐘周期變化的現(xiàn)象，是因?yàn)椴炜凑呦鄬τ跁r(shí)鐘的運(yùn)動速度太慢。12．帶電π介子靜止時(shí)的均勻壽命是2．6×10－8s，某加快器射出的帶電π介子的速率是2．4×108m/s。試求：(1)在實(shí)驗(yàn)室中測得這類粒子的均勻壽命是________。(2)上述π介子的速率衰變前在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過的均勻距離為________。答案(1)4．33×10－8s(2)10．4m分析t02得，π介子的均勻壽命是τ＝2.6×10－82s＝(1)由τ＝8v1－2.4×101－282c3.0×104．33×10－8s。(2)π介子衰變前在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過的均勻距離s＝τ·v＝－884．33×10s×2．4×10m/s10．4m。13．如下圖，車廂長為L，正以速度v(v很大)勻速向右運(yùn)動，車廂底面圓滑，現(xiàn)有兩只完整相同的小球，從車廂中點(diǎn)以相同的速度v0分別向前、后兩個(gè)方向勻速運(yùn)動(相對于車廂)。問：在車廂內(nèi)的察看者看來，小球________(填“能”或“不可以”)同時(shí)抵達(dá)兩壁。在地面上的察看者看來，小球________(填“能”或“不可以”)同時(shí)抵達(dá)兩壁。答案(1)能(2)不可以LL分析在車上的察看者看來，A球所用時(shí)間為tA＝2＝L，球所用時(shí)間為tB＝2＝L，v02v0Bv02v0所以兩球同時(shí)抵達(dá)兩壁。而在地面上的察看者看來，球A先抵達(dá)后壁。因?yàn)榈孛娌炜凑咭詾榍駻向后位移小，而速度相同，所以，向后運(yùn)動的球A需要較短的時(shí)間抵達(dá)后壁。14．靜止長度為2m的物體，以0．8c的速度沿長度方向相對某觀察者勻速運(yùn)動時(shí)，此觀察者丈量該物體的長度為________m。答案1．2因?yàn)閘′＝lv2分析1－c，故l′＝2×1－0.64＝1．2m。三、闡述計(jì)算題(共40分)15．(10

分)人馬星座α星是離太陽系近來的恒星，它距地球

4．3×1016m。設(shè)有一宇宙飛船自地球來回于人馬星座

α星之間。若宇宙飛船的速度為

0．999c，按地球上的時(shí)鐘計(jì)算飛船來回一次需多少時(shí)間？如以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算，來回一次的時(shí)間又為多少？答案

9年

0．4年分析

以地球上的時(shí)鐘計(jì)算：16s2×4.3×108t＝v＝0.999×3×108s≈2．87×10s＝9年；若以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算：因?yàn)閠＝Δτ，v21－ct·v2827所以得τ＝1－c＝2．87×10×1－0.999s≈1．28×10s＝0．4年。16．(10分)太陽在不停地輻射能量，因此其質(zhì)量不停地減少。若太陽每秒鐘輻射的總能量為4×10265000年內(nèi)總合減少了多少質(zhì)量，J，試計(jì)算太陽在一秒內(nèi)失掉的質(zhì)量。估量并與太陽的總質(zhì)量2×1027t比較。41020答案9×10kg7．008×10kg與太陽總質(zhì)量的比值為3．504×10－10，耗費(fèi)的質(zhì)量能夠忽視分析依據(jù)相對論的質(zhì)能方程2E＝mc，可知，能量的任何變化必定致使質(zhì)量的相應(yīng)變化，即2E＝mc。由太陽每秒鐘輻射的能量E可得其每秒內(nèi)失掉的質(zhì)量為：E4×1026410kg，＝2＝82kg＝×10mc3×1095000年內(nèi)太陽總合減少的質(zhì)量為：410M＝5000×365×24×3600×9×10kg7．008×1020kg，與總質(zhì)量的比值為：M7.008×1020－10M＝2×1027×103＝3．504×10，這個(gè)比值是十分細(xì)小的。17．(10分)設(shè)迅速運(yùn)動的介子的能量約為＝3000MeV，而這類介子在靜止時(shí)的能量為EE＝100MeV。若這類介子的固有壽命為－6τ＝2×10s，求它運(yùn)動的距離。(真空中的光速00c＝2．9979×108m/s)答案1．7989×104m2m0c2E0分析依據(jù)E＝mc＝v2＝v21－c21－c21E＝30可得v2＝E01－c2由此求出v≈2．996×108m·s。又介子運(yùn)動的時(shí)間τ＝τ0＝30τ01－c2所以它運(yùn)動的距離l＝vτ＝v·30τ0≈1．7989×104m。18．(