人教版高中物理選修3-4第十五章《相對論簡介》考試測試卷

1、人教版高中物理選修 3-4第十五章相對論簡介考試測試卷第十五章相對論簡介測試卷一、單選題（共15小題）1.一高速列車通過洞口為圓形的隧道，列車上的司機對隧道的觀察結(jié)果為（）A.洞口為橢圓形，長度變短B.洞口為圓形、長度不變C.洞口為橢圓形、長度不變D.洞口為圓形，長度變短2.下列說法正確的是（）A.經(jīng)典力學(xué)適用于接近光速運動的物體B.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速運動的物體C.經(jīng)典力學(xué)能夠描述微觀粒子的運動規(guī)律D.相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)，表明經(jīng)典力學(xué)已失去意義3.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(xué)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

2、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4 .下列有關(guān)相對論的說法中正確的是（）A.若物體能量增大，則它的質(zhì)量減小B.根據(jù)愛因斯坦的相對論，時間和空間都是永恒不變的C.狹義相對論認為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的D.狹義相對論認為真空中的光速在不同的慣性參考系中是不同的，與光源的運動有關(guān)5 .已知電子的靜止能量為 0.511 MeV ,若電子的動能為 0.25 MeV ,則它所增加的質(zhì)量 Am與靜止質(zhì) 量mo的比值近似為（）A. 0.1B. 0.2C. 0.5D. 0.96.在狹義相對論中，下列說法中哪些是正確的（）一切運動物體相對

3、于觀察者的速度都不能大于真空中的光速；質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果都隨物體與觀察者的相對運動狀態(tài)而改變；慣性系中的觀察者觀察一個與他做勻速相對運動的時鐘時，會看到這個時鐘比與他相對靜止的時鐘走得慢些.A.是正確的B.是正確的C.是正確的D.是正確的c,其運7 .火箭以c的速度飛離地球，在火箭上向地球發(fā)射一束高能粒子，粒子相對地球的速度為動方向與火箭的運動方向相反.則粒子相對火箭的速度大小為（）8 .g-33 37c5rD. 一138.下列關(guān)于愛因斯坦質(zhì)能方程的說法中，正確的是（）A.只有運動的物體才具有能量，靜止的物體沒有能量B . 一定的質(zhì)量總是和一定的能量相對應(yīng)C. E= mc2中能量E其實

4、就是物體的內(nèi)能D,由AE= Amc2知質(zhì)量與能量可以相互轉(zhuǎn)化9.在高速行進的火車車廂正中的閃光燈發(fā)一次閃光向周圍傳播，閃光到達車廂后壁時，一只小貓在車廂后端出生，閃光到達車廂前壁時，兩只小雞在車廂前端出生.則 （）衿口8 / 8A.在火車上的人看來，一只小貓先出生B.在火車上的人看來，兩只小雞先出生C.在地面上的人看來，一只小貓先出生D.在地面上的人看來，兩只小雞先出生（真空中10.一觀察者測得一沿米尺長度方向勻速運動著的米尺的長度為0.6 m.則此米尺的速度為的光速為3.0 X08m/s）（）A. 1.2 W8m/sB. 1.8 W8m/sC. 2.4 W8m/sD. 3 108m/s11.

5、下列說法中正確的是（）A.照相機的鏡頭上涂了一層增透膜，膜的厚度一般為綠光在空氣中波長的四分之一B.牛頓環(huán)實驗說明了光具有波動性，且照射光波長越長，觀察到的條紋間隔越小C.如果觀察者和 科子一起以接近光速的速度撲向地球，會感到地球大氣層變得很薄D .相對論認為空間和時間是脫離物質(zhì)而存在的，與物質(zhì)的運動狀態(tài)無關(guān)12.在日全食的時候，通過儀器可以觀察到太陽后面的恒星，這說明星體發(fā)出的光（）A.經(jīng)太陽時發(fā)生了衍射B.可以穿透太陽及其他障礙物C.在太陽引力場作用下發(fā)生了彎曲D.經(jīng)過太陽外的大氣層時發(fā)生了折射13.如圖所示，在一個高速轉(zhuǎn)動的巨大轉(zhuǎn)盤上，放著A、B、C三個時鐘，下列說法正確的是 （）A.

6、A時鐘走得最慢，B時鐘走得最快B . A時鐘走得最慢，C時鐘走得最快C. C時鐘走得最慢，A時鐘走得最快D. B時鐘走得最慢，A時鐘走得最快14.關(guān)于經(jīng)典力學(xué)，下列說法中錯誤的是（）A.經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律B.經(jīng)典力學(xué)在任何情況下都適用C.當(dāng)物體的速度接近光速時，經(jīng)典力學(xué)就不適用了D.相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)15 .為使電子的質(zhì)量增加到靜止質(zhì)量的兩倍，需有多大的速度（）A. 6.0 W8m/sB. 3.0 W8m/sC. 2.6 W8m/sD. 1.5 W8m/s二、計算題（共3小題）16 .一電子以0.99c的速率運動.問:（1）電子的總能量是多少？(2)電子的經(jīng)典力學(xué)的動

7、能與相對論動能之比是多少？(電子靜止質(zhì)量 mo=9.1 >10 31kg)17.1947年，在用乳膠研究高空宇宙射線時，發(fā)現(xiàn)了一種不穩(wěn)定的基本粒子，稱作介子，質(zhì)量約為電子質(zhì)量的273.27倍，它帶有一個電子電量的正電荷或負電荷，稱作 /或.若參考系中 兀次子 處于靜止?fàn)顟B(tài)，它們的平均壽命為'針2.56 M0-8s,若兀A子以0.9c速率運動，求從實驗室參考系觀測到該粒子的平均壽命.18 .電子靜止時質(zhì)量為 9.1 10 31kg, 一個電子被電壓為106V的電場加速后，其質(zhì)量為多少？速度為多大？三、簡答題(共3小題)19 .考慮以下幾個問題：d 、J#(1)如圖所示，參考系 。相

8、對于參考系。靜止時，人看到的光速應(yīng)是多少？(2)參考系。相對于參考系 O以速度v向右運動時，人看到的光速應(yīng)是多少？(3)參考系。相對于參考系 O以速度v向左運動時，人看到的光速又是多少？20 .一列火車以速度 v相對地面運動，如果地面上的人測得，某光源發(fā)出的閃光同時到達車廂的前 壁和后壁如圖所示，那么按照火車上人的測量，閃光先到達前壁還是后壁？火車上的人怎樣解釋 自己的測量結(jié)果？21 .設(shè)想在人類的將來實現(xiàn)了星際航行，即將火箭發(fā)射到鄰近的恒星上去，火箭相對于日心-恒星坐標系的速率為 v= 0.8c,火箭中靜止放置一長度為1.0 m的桿，桿與火箭方向平行，求在日心恒星坐標系中測得的桿長.答案解析

9、1 .【答案】D【解析】在運動方向上由于有尺縮效應(yīng)”，故觀察到隧道長度變短；在垂直運動方向上，沒有 尺縮效應(yīng)”，故洞口為圓形.2 .【答案】B【解析】經(jīng)典力學(xué)使用條件為：宏觀、低速，對微觀、高速運動不再適用，故A、C錯誤，B正確;相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)，可以補充經(jīng)典力學(xué)的不足，但是不能替代經(jīng)典力學(xué)的地位，故D錯誤.故選B.3 .【答案】D【解析】由相對論的結(jié)論可知，D正確.4 .【答案】C【解析】A.根據(jù)質(zhì)能方程 E= mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比，能量增加，則質(zhì)量增加，故A錯誤；B.根據(jù)愛因斯坦的相對論，時間和空間都隨速度的變化而變化，故 B錯誤；C.狹義相 對論認為在不同的慣性參

10、考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，故C正確；D.狹義相對論認為真空中的光速在不同的慣性參考系中是相同的，故D錯誤，故選C.5 .【答案】C【解析】設(shè)電子運動時的速度為v由題意知 Eo=m0C2= 0.511 MeV電子運動時的能量 E= Eo+ &= 0.761 MeV又因為E=mc2- = 0.5故選項C正確.9 加 FO £2 0.761-0.511所以嬴=用。=C.6 .【答案】C【解析】由愛因斯坦狹義相對論可知，說法均對，故正確答案為7 .【答案】C【解析】由u=證'-讀 可得一品=一,解得u=-典c,負號說明與v方向相反.期簞打丁才8 .【答案】B【解析】E=

11、 mc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系，物體吸收或放出能量，則對應(yīng)的質(zhì)量會增加或減少，質(zhì)量與能量并沒有相互轉(zhuǎn)化，故選項 B正確，D錯誤；靜止的物體也具有能量， 稱為靜質(zhì)能Eo, Eo= m0C2, m0叫做靜質(zhì)量，E=mc2中的能量E包括靜質(zhì)能 區(qū)和動能Ek,而非物體 的內(nèi)能，故選項 A、C錯誤.9 .【答案】C【解析】火車中的人認為，車廂是個慣性系，光向前向后傳播的速度相等，光源在車廂中央，閃光同時到達前后兩壁，則在火車上的人看來，小貓和小雞同時出生，故 A、B錯誤；地面上的人認為，地面是一個慣性系，光向前向后傳播的速度相等，向前傳播的路程長些，到達前壁的時刻晚些，故在地面上的人看來，

12、一只小貓先出生，故C正確，D錯誤.10 .【答案】C【解析】根據(jù)長度的相對性L= L0yt:gy得,v= 0.8c= 2.4 X08m/s.故C正確，A、B、D錯誤.11 .【答案】C【解析】A.當(dāng)光照射時，增透膜的兩表面產(chǎn)生頻率相同的反射光，從而出現(xiàn)光的抵消，最終實現(xiàn)增加透射性，膜的厚度一般為綠光在薄膜中波長的四分之一，故 A錯誤；B.牛頓環(huán)實驗說明了光具有波動性，且照射光波長越長，觀察到的條紋間隔越大，故B錯誤；C.如果觀察者和科子一起以接近光速的速度撲向地球，根據(jù)相對論的假設(shè)可得，觀察者會感到地球大氣層變得很薄，故C正確；D.相對論認為空間和時間與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關(guān).故 D錯誤.12 .

13、【答案】C【解析】根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論可知，光線在太陽引力場作用下發(fā)生了彎曲，所以可以在適當(dāng)?shù)臅r候（如日全食時）通過儀器觀察到太陽后面的恒星，故 C正確，A、B、D均錯.13 .【答案】C【解析】A、B C在同一轉(zhuǎn)盤上，所以它們的角速度相同，由 v= rs可知，r越大，線速度 v越,*大.由我=寸工產(chǎn)y可知,v越大，困越大，也就是說鐘走得越慢.從圖中可以看出，A時鐘的線速度最小，C時鐘的線速度最大，故 A時鐘走得最快，C時鐘走得最慢.14 .【答案】B【解析】A.牛頓運動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，故A正確；B.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速、弱引力的情況，不適用高速運動的微觀粒子，故B錯誤；C.根據(jù)

14、經(jīng)典力學(xué)適用的范圍可知，當(dāng)物體的速度接近光速時，經(jīng)典力學(xué)就不適用了，故C正確；D.相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是進一“步完善，故 D正確.故選B.15.【答案】C【解析】由相對論質(zhì)速關(guān)系式= 2.6M08m/s,故選 C.【解析】(1)電子的總能量為16 .【答案】(1)5.8 1» 13J代入數(shù)據(jù)得E- 5.8 X 103J(2)電子經(jīng)典力學(xué)的動能E'= ；m°v2,電子相對論動能 Ek= E- Eo= mc2 m0c2,£ f所以工= 0.08.5.87 108s【解析】由At =代入數(shù)據(jù)解得 At=5.87X0-8s2.69 10

15、30kg 0.94c【解析】R=eU= 1.6 M0 19X106J=1.6 10 13J.Ek=mc2-m0C2, m=1+m0=ypkg + 9.1 M0 31kg = 2.69 x 30kg.由m=.正后得'19.【答案】(1)c (2)c (3)c【解析】光速不變原理指的是真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，故三種情況下人 看到的光速都是c.20 .【答案】先到達前壁.由于地面上的人測得閃光同時到達前后兩壁，在光向前后兩壁傳播的過 程中火車要相對于地面向前運動一段距離，所以光源發(fā)光的位置一定離前壁較近，這個事實對于 車上、車下的人都是一樣的，在車上的人看來，既然光源離前壁較近，各個方向的光速又都是一 樣的，當(dāng)然閃光先到達