高中物理 第十五章 相對論簡介章末測試 新人教版選修3-4

章末檢測(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分)1．下列說法中正確的是 ()．A．萬有引力可以用狹義相對論作出正確的解釋B．電磁力可以用狹義相對論作出正確的解釋C．狹義相對論是慣性參考系之間的理論D．萬有引力理論無法納入狹義相對論的框架解析由狹義相對論的基本原理和無法解決的問題知，正確答案為B、C、D.答案BCD2．根據(jù)相對論判斷，下列說法正確的是 ()．A．狹義相對論全面否定了經(jīng)典力學理論B．如果物體在地面上靜止不動，任何人在任何參考系里測得的物體的長度都是一樣的C．由E＝mc2可知，質(zhì)量可轉(zhuǎn)變成能量D．物體的速度越大，質(zhì)量也變得越大解析由相對論的結論可知D正確．答案D3．關于物體的質(zhì)量，下列說法正確的是 ()．A．在牛頓力學中，物體的質(zhì)量是保持不變的B．在牛頓力學中，物體的質(zhì)量隨物體的速度變化而變化C．在相對論力學中，物體靜止時的質(zhì)量最小D．在相對論力學中，物體的質(zhì)量隨物體的速度的增大而增大解析根據(jù)質(zhì)速公式m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))分析，其中m是物體以速度v運動時的質(zhì)量，m0是靜質(zhì)量．答案ACD4．一個物體靜止時質(zhì)量為m0，能量為E0，速度為v時，質(zhì)量為m，能量為E，動能為Ek，下列說法正確的是 ()．A．物體速度為v時的能量E＝mc2B．物體速度為v時的動能Ek＝eq\f(1,2)mc2C．物體速度為v時的動能Ek＝eq\f(1,2)mv2D．物體速度為v時的動能Ek＝(m－m0)c2答案AD5．根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，可以說明 ()．A．任何核反應，只要伴隨能量的產(chǎn)生，則反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量和一定不相等B．太陽不斷地向外輻射能量，因而太陽的總質(zhì)量一定不斷減小C．雖然太陽不斷地向外輻射能量，但它的總質(zhì)量是不會改變的D．若地球從太陽獲得的能量大于地球向外輻射的能量，則地球的質(zhì)量將不斷增大解析由質(zhì)能方程可知A、B、D正確．答案ABD6．下列幾種說法：(1)所有慣性系統(tǒng)對物理基本規(guī)律都是等價的．(2)在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運動狀態(tài)無關．(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．關于上述說法 ()．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．三種說法都是正確的解析狹義相對論認為：物體所具有的一些物理量可以因所選參考系的不同而不同，但它們在不同的參考系中所遵從的物理規(guī)律卻是相同的，即(1)(2)都是正確的．光速不變原理認為：在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是相同的．即光在真空中沿任何方向的傳播速度都是相同的．答案D7．如圖1所示，假設一根10m長的梭鏢以光速穿過一根10m長的管子，它們的長度都是在靜止狀態(tài)下測量的．以下敘述中最好的描述了梭鏢穿過管子的情況的是圖1A．梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來C．兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個位置，管子恰好遮住梭鏢D．所有這些都與觀察者的運動情況有關解析如果你是在相對于管子靜止的參考系中觀察運動著的梭鏢，那么梭鏢看起來就比管子短，在某些位置梭鏢會完全處在管子內(nèi)部．然而當你和梭鏢一起運動時，你看到的管子就縮短了，所以在某些位置，你可以看到梭鏢兩端都伸出管子，正確答案為D.答案D8．如圖2所示，你站在水平木桿AB的中央附近，并且看到木桿落在地面上時是兩端同時著地的，所以，你認為這木桿是平著落到了地面上；而此時飛飛小姐正以接近光速的速度從你前面掠過，她看到B端比A端先落地，因而她認為木桿是向右傾斜著落地的，她的看法是()．圖2A．對的B．錯的C．她應感覺到木桿在朝她運動D．她應感覺到木桿在遠離她運動解析當飛飛小姐掠過木桿時，在她看來，木桿不僅在下落，而且還在朝她運動，正好像星體朝你的飛船運動一樣．因此，在你看來同時發(fā)生的兩個事件，在飛飛小姐看來首先在B端發(fā)生．到底在A和B處的兩個事件是同時發(fā)生，還是在B處先發(fā)生？這一問題是沒有意義的．因為運動是相對的，對運動的描述取決于選擇的參考系．對于你來說木桿是平著下落的，對飛飛小姐來說木桿是向右斜著下落的，雖然難以置信，但你和她都是正確的．答案AC9．用相對論的觀點判斷，下列說法不正確的是 ()．A．時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B．在地面上的人看來，以10km/s飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的C．在地面上的人看來，以10km/s而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船上的人扁一些D．當物體運動的速度v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計解析按照相對論的觀點，時間和空間都是相對的，A錯誤；由Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))可知，運動的時鐘變慢了，但飛船中的鐘相對觀察者靜止，時鐘準確，B正確；由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))可知，地面上的人看飛船和飛船上的人看地面上的人都沿運動方向長度減小，C正確；當v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計，故D也正確．答案A10．下列說法正確的是()．A．愛因斯坦的狹義相對論認為運動的時鐘變快B．狹義相對論認為一切物理規(guī)律對于所有慣性系都具有相同的形式C．在高速運動情況下，經(jīng)典力學的規(guī)律仍然適用D．可以通過力學實驗區(qū)分均勻引力場和一個做勻加速運動的參考系解析狹義相對論認為運動的時鐘變慢，故A項錯．狹義相對論認為所有慣性系是等價的，一切物理規(guī)律在慣性系中都有相同的形式，故B項正確．在高速運動情況下，經(jīng)典力學的規(guī)律不再適用，故C項錯．一個均勻引力場與一個做勻加速運動的參考系等價，不能通過力學實驗來區(qū)分，故D項錯．答案B二、非選擇題(本題共4小題，共40分)11．(8分)設宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍，則粒子運動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的________倍，粒子運動速度是光速的________倍．解析依據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E＝mc2，宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍，則其質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的k倍；再由相對論質(zhì)量公式m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))得eq\f(v,c)＝eq\f(\r(k2－1),k).答案keq\f(\r(k2－1),k)12．(10分)星際火箭以0.8c解析設星際火箭的靜止質(zhì)量為m0，其運動時的質(zhì)量m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))＝eq\f(m0,\r(1－（0.8）2))＝eq\f(5,3)m0，即其運動質(zhì)量為靜止質(zhì)量的eq\f(5,3)倍．答案eq\f(5,3)倍13.(10分)如圖3所示，列車以速度v勻速運動，在車廂里的人量得車廂高為d，一相對于車廂靜止的尺子的長度為L0.請思考：圖3圖3(2)地面上的人測得的尺子的長度為多少？解析(1)由于在豎直方向上車廂沒有運動，所以地面上的人量得車廂高度仍為d；(2)由長度的相對性，所以L＝L0eq\r(1－\f(v2,c2)).答案(1)d(2)L0eq\r(1－\f(v2,c2))14．(12分)一粒子以0.05c的速率相對實驗室參考