高中物理魯科版第六章相對論與量子論初步1高速世界 2023版學(xué)業(yè)分層測評21

學(xué)業(yè)分層測評(二十一)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．(多選)物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識，推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步．下列表述正確的是()A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B．牛頓通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了萬有引力定律C．相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用D．愛因斯坦建立了狹義相對論，把物理學(xué)推廣到高速領(lǐng)域【解析】萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的，但在實(shí)驗(yàn)室里加以驗(yàn)證是卡文迪許進(jìn)行的，A對，B錯；相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)對于低速、宏觀物體的運(yùn)動仍適用，C錯；狹義相對論的建立，是人類取得的重大成就，從而把物理學(xué)推廣到高速領(lǐng)域，D對．【答案】AD2．A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面上的某處，vA＞vB.在火箭A上的人觀察到的結(jié)果正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：45732164】A．火箭A上的時鐘走得最快B．地面上的時鐘走得最快C．火箭B上的時鐘走得最快D．火箭B上的時鐘走得最慢【解析】在火箭A看來，地面和火箭B都高速遠(yuǎn)離自已，由t＝eq\f(t0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))知，在火箭A上的人觀察到的結(jié)果是地面和火箭B的時鐘都變慢了，且vA＞vB，故地面的時鐘最慢，因此A正確，B、C、D錯誤．【答案】A3．假設(shè)有兄弟倆個，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光速的速度離開地球去遨游太空，經(jīng)過一段時間返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多，則該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是()A．哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長了B．弟弟思念哥哥而加速生長C．由相對論可知，物體速度越大，其時間進(jìn)程越慢，生理進(jìn)程也越慢D．這是神話，科學(xué)無法解釋【解析】根據(jù)公式t＝eq\f(t0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))可知，物體的速度越大，其時間進(jìn)程越慢．【答案】C4．假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運(yùn)行，其內(nèi)站立著一個中等身材的人，站在路旁的人觀察車?yán)锏娜?，觀察的結(jié)果是()A．這個人是一個矮胖子B．這個人是一個瘦高個子C．這個人矮但不胖D．這個人瘦但不高【解析】由公式l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))可知，在運(yùn)動方向上，人的寬度要減小，在垂直于運(yùn)動方向上，人的高度不變．【答案】D5．關(guān)于愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式，下列說法中正確的是()A．E＝mc2中的E是物體以光速c運(yùn)動的動能B．E＝mc2是物體的核能C．E＝mc2是物體各種形式能的總和D．由ΔE＝Δmc2知，在核反應(yīng)中，虧損的質(zhì)量Δm與放出的能量ΔE存在一定關(guān)系【解析】愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系E＝mc2，只是說明物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系．物體的能量增大了，質(zhì)量也增大；能量減小了，質(zhì)量也減?。手挥蠨項(xiàng)是正確的，其他均錯誤．【答案】D6．(多選)對于帶電微粒輻射和吸收能量時的特點(diǎn)下列說法正確的有()【導(dǎo)學(xué)號：45732165】A．以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收的B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸收的能量是量子化的【解析】根據(jù)普朗克的量子理論，能量是不連續(xù)的，其輻射和吸收的能量只能是某一最小能量單位的整數(shù)倍，故A、B、D均正確而C錯誤．【答案】ABD7.如圖6-1-1所示，按照狹義相對論的觀點(diǎn)，火箭A是迎著光行駛的，火箭B是“追趕”光的，若火箭相對地面的速度為v，則兩火箭上的觀察者測出的光速分別為()圖6-1-1A．c＋vc－v B．c－vc＋vC．cc D．無法確定【解析】根據(jù)光速不變原理，在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速c都一樣，因此在火箭A、B兩個慣性參考系中，觀察者測量到的光速一樣大，均為c，故C正確．【答案】C8．在某慣性系中測得相對該慣性系靜止的立方體的邊長為L0，另一慣性系以相對速度v平行于立方體的一邊運(yùn)動．則在后一慣性系中的觀察者測得的該立方體體積是多少？【解析】由狹義相對論知，在運(yùn)動方向上，觀察者測得的立方體邊長L＝L0eq\r(1－\f(v2,c2))，而在垂直于運(yùn)動方向上，測得的立方體邊長不變，所以立方體的體積V＝Leq\o\al(2,0)L＝Leq\o\al(3,0)eq\r(1－\f(v2,c2)).【答案】Leq\o\al(3,0)eq\r(1－\f(v2,c2))[能力提升]9．如圖6-1-2所示，a、b、c為三個完全相同的時鐘，a放在水平地面上，b、c分別放在以速度vb、vc向同一方向飛行的兩枚火箭上，且vb＜vc，則地面的觀察者認(rèn)為走得最慢的鐘為()【導(dǎo)學(xué)號：45732166】圖6-1-2A．a(chǎn) B．bC．c D．無法確定【解析】根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進(jìn)程越慢，由vc＞vb＞va＝0，知c鐘走得最慢．【答案】C10．慣性系S中有一邊長為l的正方形從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是()【解析】由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)可知沿速度方向即x軸方向的長度變短了，而垂直于速度方向即y軸方向的邊長不變，故選項(xiàng)C正確．【答案】C11．一個原來靜止的電子，經(jīng)電壓加速后，獲得的速度為v＝6×106m/s.問電子的質(zhì)量增大了還是減小了？改變了百分之幾？【解析】根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))得出運(yùn)動后的質(zhì)量增大了．m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))＝eq\f(m0,\r(1－\f(62×106×2,32×108×2)))≈2m0.所以改變的百分比為：eq\f(m－m0,m0)×100%＝%.【答案】增大%12．近地衛(wèi)星以km/s的最大運(yùn)行速度環(huán)繞地球勻速運(yùn)行．其上安裝了一只完好的手表走過了1min，地面上的人認(rèn)為這只表走過這1min“實(shí)際”上花了多少時間？【導(dǎo)學(xué)號：45732167】【解析】由狹義相對論原理知衛(wèi)星上測到的時間Δt′＝1min，衛(wèi)星運(yùn)行的速度v＝×103m/s.所以地面上的人觀測到的時間為Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v