高中物理：《相对论》单元测试
人教版高中物理选修3-4第十五章《相对论简介》单元检测题含答案解析
绝密★启用前2019人教版高中物理选修3-4第十五章《相对论简介》单元检测题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是()A．A时钟走得最慢，B时钟走得最快B．A时钟走得最慢，C时钟走得最快C．C时钟走得最慢，A时钟走得最快D．B时钟走得最慢，A时钟走得最快2.在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两只小鸡在车厢前端出生．则()A．在火车上的人看来，一只小猫先出生B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生C．在地面上的人看来，一只小猫先出生D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生3.一张长方形宣传画长5 m、高3 m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度路过此宣传画，这张画由司机测量的图形是()A．边长为3 m的正方形B．长为3 m、高为1.8 m的长方形C．长为5 m、高为1.8 m的长方形D．长轴为3 m、短轴为1.8 m的椭圆形4.按照相对论的观点，下列说法正确的是()A．物体运动时的质量总是小于其静止时的质量B．物体运动时的质量总是等于其静止时的质量C．真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的D．真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的5.下列说法正确的是()A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一B．由相对论知：m＝，则物体的速度可以达到光速，此时其质量为无穷大C．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了D．根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是不同的6.关于狭义相对论，以下说法中正确的是()A．在不同的惯性系中测量，光速是不同的B．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中，时钟会变慢C．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度会变长D．牛顿第二定律在不同的惯性系中有不同的表述方式7.世界上有各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是()A．对的，对各种钟的影响必须相同B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样C． A和B分别说明了两种情况下的影响D．以上说法全错8.在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的()①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；②质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变；③惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些．A．①③是正确的B．①②是正确的C．①②③是正确的D．②③是正确的9.下列说法中不正确的是()A．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B．地面上静止的人观察一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0D．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了10.以下说法正确的是()A．光的偏振现象说明光是一种横波B．麦克斯韦的电磁场理论说明有电场就会产生磁场，有磁场就会产生电场C．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关D．光导纤维中内芯的折射率小于外套的折射率11.某火箭在地面上的长度为L0，发射后它在地面附近高速(约0.3c)飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法正确的是()A．下方地面上的人观察到火箭上的时间进程变快了B．下方地面上的人观察到火箭变短了C．火箭上的人观察到火箭变短了D．火箭上的人看到下方地面上的所有物体都变短了12.据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的99.9%，单束粒子能量可达到7万亿电子伏特．下列说法正确的是()A．如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速B．如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速C．粒子高速运动时质量大于静止时的质量D．粒子高速运动时质量小于静止时的质量13.如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动．则下列说法中正确的是()A．乙观察到甲身高变高B．甲观察到乙身高变低C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c14.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为()A． 0.5cB． 0.6cC． 0.8cD． 0.9c15.美国科学家2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在．引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了经典力学的局限性．关于经典力学，下列说法正确的是()A．经典力学完全适用于宏观低速运动B．经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的C．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论D．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值16.关于狭义相对论，下列说法中正确的是()A．宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船上的时钟变慢了B．宇宙飞船高速经过地球附近时，飞船上的人观察飞船上的时钟变慢了C．一根竹竿沿着垂直于竹竿方向高速运动时，竹竿的长度会缩短D．对于确定的物体，无论运动速度有多大，物体的质量都不会改变17.经典力学不能适用于下列哪些运动()A．以99%倍光速运行的电子束B．火箭的发射C．宇宙飞船绕地球的运动D．“勇气号”宇宙探测器的运动18.下列说法正确的是()A．机械波能发生多普勒效应，电磁波则不能B．全息照片利用了激光平行度好的特点C．考虑相对论效应，沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄19.假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的相同的尺，则下列说法正确的是()A．甲看到乙手中的尺的长度比乙看到自己手中的尺的长度大B．甲看到乙手中的尺的长度比乙看到自己手中的尺的长度小C．乙看到甲手中的尺的长度比甲看到自己手中的尺的长度大D．乙看到甲手中的尺的长度与甲看到自己手中的尺的长度相同20.根据相对论判断，下列说法正确的是()．A．狭义相对论全面否定了经典力学理论B．如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里测得的物体的长度都是一样的C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量D．物体的速度越大，质量也变得越大第Ⅱ卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)21.一静止体积为V0，静止质量为m0的立方体沿一棱长方向相对地面以速率v运动，求地面的测量者测得的体积和质量．22.一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109eV，试问(1)这个电子的动质量是其静质量的多少倍？(2)这个电子的速率是多少？(m0＝0.91×10－30kg，c＝3×108m/s)23.在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为10 m．当飞船以0.60c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？24.一核弹含20 kg的钚，爆炸后生成的核静止质量比原来小.求爆炸中释放的能量．答案解析1.【答案】C【解析】A、B、C在同一转盘上，所以它们的角速度相同，由v＝r·ω可知，r越大，线速度v越大．由Δt＝可知，v越大，Δt越大，也就是说钟走得越慢．从图中可以看出，A时钟的线速度最小，C时钟的线速度最大，故A时钟走得最快，C时钟走得最慢．2.【答案】C【解析】火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁，则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生，故A、B错误；地面上的人认为，地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些，故在地面上的人看来，一只小猫先出生，故C正确，D错误．3.【答案】A【解析】根据相对论效应l＝l0，则司机测量时宣传画的长度变成5×0.6 m＝3 m，即图形是边长为3 m的正方形．4.【答案】D【解析】由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故A、B错误；光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，故C错误，D正确．5.【答案】A【解析】A.狭义相对论的两个基本假设是：光速不变原理和狭义相对性原理，故A正确；B.狭义相对论公式m＝中，光速是物体速度的极限，不可能达到，故B错误；C.根据相对论，有运动延迟效应和长度缩短效应，故在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，故C错误；D.根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是相同的，故D错误．6.【答案】B【解析】A.根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A错误；B.根据狭义相对论的钟慢效应可知，在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢，故B正确；C.按照狭义相对论的尺缩效应，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故C错误；D.根据爱因斯坦狭义相对论的相对性假设，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D错误．故选B.7.【答案】A【解析】根据爱因斯坦相对论的钟慢效应可知，若钟与观察者有相对运动，所有的钟都会变慢，而且变慢程度相同，这个结论与钟的构造、原理无关，故A正确，B、C、D错误．8.【答案】C【解析】由爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说法均对，故正确答案为C.9.【答案】C【解析】若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变，C选项错误，故选C.10.【答案】A【解析】光的偏振现象说明光是一种横波，A项正确。
高中物理：第5章《相对论》单元测试2粤教版选修3-4
粤教版选修3-4第5章《相对论》单元同步测试2一、选择题（此题有7 个小题。
每题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确）1．以下属于广义相对论结论的是()A．尺缩效应B．时间变慢C．光芒在引力场中曲折D．物体运动时的质量比静止时大2．以下属于狭义相对论结论的是()A．尺缩效应B．时间变慢C．光芒在引力场中曲折D．水星近期点的进动3．假如宇航员驾驶一艘宇宙飞船，以靠近光速的速度朝某一星球飞翔，他能否能够依据以下变化感觉到自己在运动()A．身体质量在减小B．心脏跳动变慢C．身体质量在增添D．永久不行能由自己的变化知道他能否在运动4.(2008 年江苏高考 ) 惯性系S中有一边长为l 的正方形（如图A所示），从相对 S系沿 x方向以接近光速匀速飞翔的飞翔器上测得该正方形的图象是()y y y yl l l lO l x O l x O l x O l xA B C D5.( 江苏省盐城中学2009 届高三物理复习选修3-4 模块测试 ) 1905 年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假定为前提的，这两条基本假定是（）A、同时的绝对性与同时的相对性B、运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C、时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D、相对性原理与光速不变原理6.( 渭南市2009 年高三教课质量检测Ⅱ) 为了直接考证爱因斯坦狭义相对论中有名的质能方2程， E=mc 科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕捉中子前后质量的变化以及核反响过程放出的能量，而后进行比较，精准考证了质能方程的正确性。
设捕捉中子前的原子质量为m1，捕捉中子后的原子质量为m2，被捕捉的中子质量为m3，核反响过程放出的能量为E，则这一实验需考证的关系式是()A.E=(m1－ m2－ m3)c 2B.E=(m1+m3－ m2)c 2专心爱心专心C.E=( m2－ m1－ m3)c 2D.E=( m 2－ m1+m3)c 27、 ( 天津市2009 届高三六校联考 ) 如下图，依据狭义相对论的看法，火箭 B是“追赶”光的；火箭 A 是“迎着”光飞翔的，若火箭相对地面A B 的速度为 v ，则两火箭上的察看者测出的光速分别为()光A．c v ,c vB．c ,cC．c v ,c vD．没法确立二、填空题8．依据相对论和基本力学规律能够推导出物体质量与能量之间的关系为________ ，这就是著名的 ________。
高中物理第6章《相对论和量子》单元测试(鲁科版选修3-4)
《相对论和量子论》全章测试一．选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）1．提出光的波动说的科学家是 （ ）A ．牛顿B ．爱因斯坦C ．惠更斯D ．格里马第2．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速c 的80%，即每秒24万公里。
下列结论正确的是 （ ）A ．在类星体上测得它发出的光的速度是（1＋80％）cB ．在地球上接受到它发出的光的速度是（1-80％）cC ．在类星体上测得它发出的光的速度是cD ．在地球上上测得它发出的光的速度是c3．如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动（ ）A ．你的质量在增加B ．你的心脏跳动在慢下来C ．你在变小D ．以上三种变化同时发生E ．你永远不能由自身的变化知道你的速度4．一根10m 长的梭镖以相对论速度穿过一根10m 长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。
以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况？ （ ）A ．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B ．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C ．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D ．所有这些都与观察者的运动情况有关5．某激光器的功率是P ，辐射光的波长λ，频率为υ，则激光器每1s 内辐射的光子数为 （ ）A ．hc Pλ B ．h P λν图6－3－1C．chPλD．hPν6．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大？（）A．摩托车B．有轨电车C．两者都增加D．都不增加7．下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是（）A．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，不能统一B．在衍射现象中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强D．频率低的光子表现出的粒子性强，频率高的光子表现出的波动性强8．用著名的公式E=mc2(C是光速)，可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量。
高中物理 第15章 相对论简介本章测评A 新人教版选修34
第15章相对论简介(基础过关)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分)1.爱因斯坦相对论的提出,是物理学思想的重大革命,因为它()A.揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B.借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C.否定了牛顿力学的原理D.修正了能量、质量互相转化的理论解析:爱因斯坦借鉴了法国科学家庞加莱的理论,选项B错误。
狭义相对论并没有否定牛顿力学的原理,对低速运动的物体牛顿定律仍然适用,选项C错误。
爱因斯坦提出了能量和质量的对应关系而不是转化关系,选项D错误。
答案:A2.在狭义相对论中,下列说法正确的有()A.一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B.质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的运动状态有关C.时间的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关D.在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件,在其他一切惯性系中也是同时发生的解析:根据狭义相对论,光速是速度的极限值,所以选项A正确;根据狭义相对论,长度、质量、时间间隔都与物体相对观察者的运动状态有关,且都给出了具体的公式,所以选项B正确,C错误;同时是相对的,选项D错误。
答案:AB3.关于爱因斯坦的狭义相对论,下列说法正确的是()A.狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理B.有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速C.在地面参考系中,观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生,如果在沿北京到上海方向高速飞行的飞船上观测,他们也是同时诞生的D.对于不同的惯性系,物理规律都是不同的解析:由狭义相对论的基本假设知,A正确;光速是宇宙中的极限速度,故B错误;由狭义相对论同时的相对性知,C错误;对于不同的惯性系,一切物理规律都是相同的,D错误。
答案:A4.关于相对论说法正确的是()A.光速在不同的惯性参考系中都是相同的B.高速运动的物体沿运动方向的长度变长C.高速运动时物体质量总小于静止时的质量D.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的解析:光在真空中的速度在不同的惯性参考系中都相同,A正确;高速运动的物体沿运动方向的长度变短,B错误;由m=可知,高速运动时物体质量总大于静止时的质量,C错误;由狭义相对性原理知,D 正确。
高中物理人教版本选修3-4 第十五单元《相对论简介》单元考试测试卷
高中物理人教版本选修3-4第十五单元《相对论简介》单元考试测试卷第十五单元《相对论简介》单元测试卷一、单选题(共15小题)1.下列哪些不是“相对论”的内容()A．狭义相对性原理B． “尺缩效应”C．动钟变慢D．质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关2.有下列几种说法：①所有惯性系对物理基本规律都是等价的；①在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；①在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同的．关于上述说法()A．只有①①是正确的B．只有①①是正确的C．只有①①是正确的D．三种说法都是正确的3.火箭以c的速度飞离地球，在火箭上向地球发射一束高能粒子，粒子相对地球的速度为c，其运动方向与火箭的运动方向相反．则粒子相对火箭的速度大小为()A．c B．C．c D．4.下列说法中正确的是()A．照相机的镜头上涂了一层增透膜，膜的厚度一般为绿光在空气中波长的四分之一B．牛顿环实验说明了光具有波动性，且照射光波长越长，观察到的条纹间隔越小C．如果观察者和μ子一起以接近光速的速度扑向地球，会感到地球大气层变得很薄D．相对论认为空间和时间是脱离物质而存在的，与物质的运动状态无关5.如果宇航员驾驶一艘宇宙飞船，以接近光速的速度朝某一星球飞行，他是否可以根据下列变化感觉到自己在运动()A．身体质量在减小B．心脏跳动变慢C．身体质量在增加D．永远不可能由自身的变化知道他是否在运动6.下列说法正确的是()A．一枚静止时长为30 m的火箭以0.6c的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度为24 mB．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是衍射中产生的色散现象C．单摆在周期性的驱动力作用下做受迫运动，驱动力的频率增大，单摆的振幅不可能减小D．狭义相对论的一个重要结论：质能方程说明物体的总能量和它的质量是正比关系，能量和质量可以相互转化7.下列说法中正确的是()A．振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零B．电磁波、超声波均可在真空中传播C．可见光在同一玻璃砖中传播时，波长越长、波速越小D．以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c8.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为()A． 0.5c B． 0.6c C． 0.8c D． 0.9c9.根据相对论判断，下列说法正确的是()．A．狭义相对论全面否定了经典力学理论B．如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里测得的物体的长度都是一样的C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量D．物体的速度越大，质量也变得越大10.惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是()A．B．C．D．11.从牛顿到爱因斯坦，物理学理论发生了跨越式发展．下列叙述中与爱因斯坦相对论的观点不符合的是()A．高速运动中的尺子变长B．高速运动中的时钟变慢C．高速运动中的物体质量变大D．光速是自然界中速度的极限12.下列有关物理知识的说法中正确的是() A．光能发生偏振现象说明光波是纵波B．均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场C．某人在速度为光速0.5倍的飞行器上打开一光源，光源发出的光相对于地面的速度为1.5倍光速D．一切高温物体都能发射紫外线，紫外线能杀死多种细菌，还有助于人体合成维生素D13.下列说法中不正确的是()A．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B．地面上静止的人观察一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0D．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了14.下列说法中正确的是()A．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，蓝光的条纹间距宽B．光纤通信利用了全反射的原理C．肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的D．现实中的动车组高速行驶时，在地面上测得车厢的长明显变短15.话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是()A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B．弟弟思念哥哥而加速生长了C．由相对论可知，物体速度越大，在其上时间进程就越慢，生理过程也越慢D．这是神话，科学无法解释二、填空题(共3小题)16.20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦建立了________，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革．17.某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光________(选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”)，同时他观察到车厢的长度比静止时变________(选填“长”或“短”)了.18.设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．三、计算题(共3小题)19.设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0 s后该飞船将与一颗以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞．试问：(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞？20.一宇宙飞船以速度v1＝0.75c离开地球，然后从飞船上沿离开地球的方向发射一枚火箭，相对速度v2＝0.75c，问火箭相对地球的速度是多少？21.π＋介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8s(在它自己的参考系中测得)，则：(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室参考系中测量它的寿命为多长？(2)它在衰变前运动的距离为多少？答案解析1.【答案】D【解析】由m＝知，质量与物体的运动速度有关，故D选项不是相对论中的内容．2.【答案】D【解析】所有惯性系对物理基本规律都是等价的；在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．3.【答案】C【解析】由u＝，可得－c＝，解得u′＝－c，负号说明与v方向相反．4.【答案】C【解析】A.当光照射时，增透膜的两表面产生频率相同的反射光，从而出现光的抵消，最终实现增加透射性，膜的厚度一般为绿光在薄膜中波长的四分之一，故A错误；B.牛顿环实验说明了光具有波动性，且照射光波长越长，观察到的条纹间隔越大，故B错误；C.如果观察者和μ子一起以接近光速的速度扑向地球，根据相对论的假设可得，观察者会感到地球大气层变得很薄，故C正确；D.相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关．故D错误．5.【答案】D【解析】相对论的基本概念是：当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动．当房子突然停止运动时，在其中的人是能够感知这一点的；当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉；当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动．但如果房子是在做匀速直线运动，即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动．即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动．所以宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化．6.【答案】A【解析】根据长度的相对性：L＝L0得，观察者测得火箭的长度为：L＝24 m，故A正确；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象，故B错误；单摆在周期性的驱动力作用下做受迫运动，当驱动力的频率与单摆的固有周期相同时，振幅最大，故C错误；狭义相对论的一个重要结论：质能方程说明了物体的总能量和它的质量的关系，能量和质量是不可以互换的，故D错误．7.【答案】D【解析】A.回复力也不一定就是合外力．举例：在单摆中，单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，并非是重力与绳子拉力的合力，故A错误；电磁波可在真空中传播，但超声波是机械波，不能在真空中传播，故B错误；不同波长的光波在同一介质中传播时，折射率n不同，波长越长，n越小，根据v＝，波速越大，故C错误；根据光速不变原理可知，以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c.故D正确．故选D.8.【答案】C【解析】由l＝l0，且＝，可得v＝c＝0.8c，故选项C正确．9.【答案】D【解析】由相对论的结论可知，D正确．10.【答案】C【解析】由相对论知识l＝l0得，运动方向上的正方形的边长变短，垂直运动方向的正方形的边长不变，C图象正确．11.【答案】A【解析】A.根据狭义相对论的尺缩效应，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，故A错误；B.根据狭义相对论，运动的钟比静止的钟走得慢．故B 正确；C.根据狭义相对论的基本结论，质量并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大，故C正确；D.根据光速不变原理可知，光速是自然界中速度的极限．故D正确．故选A. 12.【答案】D【解析】光的偏振现象说明光是横波，故A错误；根据电磁场理论，变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故B错误；根据爱因斯坦狭义相对论中光速不变原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的，故C错误；一切高温物体都能发射紫外线，如弧光灯、太阳等；紫外线能杀死多种细菌，还有助于人体合成维生素D，但过量的紫外线对人体是有害的，故D正确．13.【答案】C【解析】若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变，C选项错误，故选C.14.【答案】B【解析】A.双缝干涉实验中条纹间距与波长成正比，由于红色光的波长比蓝色光的波长大，所以相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距，故A错误；B.光纤通信利用了全反射的原理，故B正确；C.肥皂泡呈现彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生干涉形成的，故C错误；D.根据狭义相对论可知，当列车的速度接近光速时，沿着速度方向长度才明显变短，故D错误．故选B.15.【答案】C【解析】根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢，时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的．飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体新陈代谢越缓慢．16.【答案】狭义相对论【解析】狭义相对论．17.【答案】先到达后壁短【解析】地面上的观察者认为地面是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度相对地面是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时间也就晚些，即地面上的观察者认为该闪光先到达后壁．根据长度的相对性可知：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．故可以得出观察者观察到车厢的长度比静止时变短．18.【答案】k【解析】依据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则其质量等于其静止质量的k倍，再由相对论质量公式m＝得＝.19.【答案】(1)0.946c (2)4.0 s【解析】(1)这是一个相对论速度变换问题，取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向，则S′系相对S系的速度v＝0.60c，彗星相对S系的速度ux＝－0.80c，由速度变换公式ux＝，代入数据得ux′＝－0.946c.即彗星以0.946c的速率向飞船靠近．(2)由时间间隔的相对性Δt＝，有Δt＝5.0 s，解得Δt′＝4.0 s.20.【答案】0.96c【解析】由u＝可得．u＝＝0.96c.21.【答案】(1)4.33×10－8s(2)10.39 m【解析】(1)已知Δτ＝2.6×10－8s，v＝0.8c，根据Δt＝得，在实验室中测量它的寿命为Δt＝s≈4.33×10－8s.(2)在衰变前它运动的距离为s＝v·Δt＝0.8×3×108×4.33×10－8m＝10.39 m.。
高中物理：第6章《相对论和量子》单元测试(鲁科版选修3-4).doc
《相对论和量子论》全章测试一．选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）1．提出光的波动说的科学家是（）A．牛顿B．爱因斯坦C．惠更斯D．格里马第2．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%，即每秒24万公里。
下列结论正确的是（）A．在类星体上测得它发出的光的速度是（1＋80％）cB．在地球上接受到它发出的光的速度是（1-80％）cC．在类星体上测得它发出的光的速度是cD．在地球上上测得它发出的光的速度是c 3．如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动（）A．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．以上三种变化同时发生E．你永远不能由自身的变化知道你的速度4．一根10m长的梭镖以相对论速度穿过一根10m 长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。
以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况？（）A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．所有这些都与观察者的运动情况有关5．某激光器的功率是P，辐射光的波长λ，频率为υ，则激光器每1s内辐射的光子数为（）A．hcPλB．hPλνC．chPλD．hPν6．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大？（）A．摩托车B．有轨电车C．两者都增加D．都不增加7．下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是（）A．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，不能统一B．在衍射现象中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强D．频率低的光子表现出的粒子性强，频率高的光子表现出的波动性强8．用著名的公式E=mc2(C是光速)，可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量。
人教版高中物理选修3-4第十五章《相对论简介》单元测试题 解析版
第十五章《相对论简介》单元测试题一、单选题(共15小题)1.关于相对论，以下说法正确的是()A．在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样B．狭义相对论时空观认为时间与运动无关C．狭义相对论时空观认为空间与运动无关D．狭义相对论认为质量是物体本身固有的，与运动无关2.关于狭义相对论，以下说法中正确的是()A．在不同的惯性系中测量，光速是不同的B．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中，时钟会变慢C．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度会变长D．牛顿第二定律在不同的惯性系中有不同的表述方式3.以下说法中正确的是()A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的干涉现象B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并通过实验加以证实C．某种介质中振源振动的越快，机械波传播得就越快D．运动物体速度可以大于真空中的光速4.下列说法中正确的是()A．振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零B．电磁波、超声波均可在真空中传播C．可见光在同一玻璃砖中传播时，波长越长、波速越小D．以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c5.一固有长度为40 m的飞船中有一时钟，飞船以0.2c的速率飞行．关于地球表面的人观测到的现象，说法正确的是()A．钟走快了B．钟走慢了C．飞船长度等于40 mD．飞船长度大于40 m6.在经典的时空观中，下列说法错误的是()．A．空间是恒定不变的B．时间是恒定不变的C．任何参考系中测量同一个物体的长度是相同的D．任何观察者测量同一个事件的时间是相同的7.在狭义相对论中，下列说法中正确的是()A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B．相对论认为时间和空间是脱离物质而独立存在的，是绝对的C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了8.用相对论的观点判断，下列说法不正确的是()A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船上的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“动钟变慢”和“长度收缩”效果可忽略不计9.一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为()A．洞口为椭圆形，长度变短B．洞口为圆形、长度不变C．洞口为椭圆形、长度不变D．洞口为圆形，长度变短10.以下属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．任何介质中光速相同B．时间间隔具有相对性C．空间尺度具有相对性D．一切物理规律都相同11.经典力学不能适用于下列哪些运动()A．以99%倍光速运行的电子束B．火箭的发射C．宇宙飞船绕地球的运动D．“勇气号”宇宙探测器的运动12.下列说法正确的是()A．爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快B．狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式C．在高速运动情况下，经典力学的规律仍然适用D．可以通过力学实验区分均匀引力场和一个做匀加速运动的参考系13.下列说法正确的是()A．雨后天空出现彩虹是光的衍射现象B．相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的C．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播14.下列说法正确的是()A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定产生变化的磁场B．波源与观测者相互靠近时，观测者测得的频率变小C．狭义相对论认为：火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后距离变大了D．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝A sin t，则质点在第1 s末与第5 s末的速度方向不同15.下列说法正确的有()A．光速不变原理是广义相对论的两个基本假设之一B．地面上静止的人观察一根高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．电磁波频率变大排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、γ射线、X射线D．麦克耳孙－莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的二、计算题(共3小题)16.一个以2×108m/s的速度运动的球，半径为a，试分析静止着的人观察球会是什么样的形状？17.长度测量与被测物体相对于观察者的运动情况有关，物体在运动方向上长度会缩短．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度从一观测站的上空飞过．(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？18.一立方体物体静止时的体积为V，质量为m，当该物体沿一条棱以速度v运动时，它的体积变为多少？三、填空题(共3小题)19.1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以狭义相对性原理和__________这两条基本假设为前提的．在相对于地面以0.8c运动的光火箭上的人观测到地面上的生命进程比火箭上的生命进程要________________(填“快”或“慢”)．20.一飞船以速度v沿图示方向飞行，地面观测者测得飞船经过相距为L0的A、B两点经历时间为t1，而飞船驾驶员测量经过A、B两点时间是t2，则有t1__________t2(选填＞，＝，＜)，原因是飞船驾驶员观测到A、B两点距离L____L0(选填“＞”“＝”或“＜”)．21.广义相对论认为，在任何参考系中，物理规律都是________．四、简答题(共3小题)22.静止的μ子的寿命约为t0＝2×10－6s．假设在8 km的高空，由于τ介子的衰变产生一个速度为v ＝0.998c的μ子，试论证此μ子有无可能到达地面．23.设想在人类的将来实现了星际航行，即将火箭发射到邻近的恒星上去，火箭相对于日心－恒星坐标系的速率为v＝0.8c，火箭中静止放置一长度为1.0 m的杆，杆与火箭方向平行，求在日心－恒星坐标系中测得的杆长．24.一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？答案解析1.【答案】A【解析】A.根据光速不变原理知：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样，A正确；B.经典时空观认为时间间隔、空间距离以及物体的质量都是绝对不变的，但根据狭义相对论钟慢效应，狭义相对论时空观认为时间与运动有关，故B错误；C.根据狭义相对论尺缩效应，空间与运动有关，C错误；D.狭义相对论认为速度越大，质量越大，故D错误．2.【答案】B【解析】A.根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A错误；B.根据狭义相对论的钟慢效应可知，在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢，故B正确；C.按照狭义相对论的尺缩效应，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故C错误；D.根据爱因斯坦狭义相对论的相对性假设，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D错误．故选B.3.【答案】A【解析】A.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，是由于膜上下表面反射回的光相遇发生干涉形成的，这是光的干涉现象，故A正确；B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验加以证实，故B错误；C.机械波的传播速度和介质的振动快慢无关，故C错误；D.运动物体速度不能大于真空中的光速，故D错误．4.【答案】D【解析】A.回复力也不一定就是合外力．举例：在单摆中，单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，并非是重力与绳子拉力的合力，故A错误；电磁波可在真空中传播，但超声波是机械波，不能在真空中传播，故B错误；不同波长的光波在同一介质中传播时，折射率n不同，波长越长，n越小，根据v＝，波速越大，故C错误；根据光速不变原理可知，以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c.故D正确．故选D.5.【答案】B【解析】飞船以0.2c的速率飞行时，根据相对论钟慢效应可知地球表面的人观测到钟走慢了；根据尺缩效应可知飞船长度小于40 m，故A、C、D错误，B正确．6.【答案】B【解析】时间是变化的，在经典时空观中时间是均匀地与任何外界事物无关地流逝着的，故B错．7.【答案】A【解析】一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故A正确；相对论认为时间和空间是脱离物质而独立存在的，是相对的，故B错误；根据狭义相对论可知，一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中不是同时发生，故C错误；地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，故D错误．8.【答案】A【解析】按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由Δt＝可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对观察者静止，时钟准确，B正确；由l＝l0可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人沿运动方向长度都减小，C正确；当v≪c时，“动钟变慢”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D也正确．9.【答案】D【解析】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故观察到隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形．10.【答案】D【解析】爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的；因此：物理规律在所有的惯性系中都具有相同的形式．在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变的，都为c＝3.0×108m/s，故D正确，A、B、C 错误．11.【答案】A【解析】A.微观粒子不适用于经典力学，特别是以99%倍光速运行的电子束，故A符合题意；B.火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速运动，经典力学能适用．故选A.12.【答案】B【解析】狭义相对论认为运动的时钟变慢，故A项错．狭义相对论认为所有惯性系是等价的，一切物理规律在惯性系中都有相同的形式，故B项正确；在高速运动情况下，经典力学的规律不再适用，故C项错；一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等效，不能通过力学实验来区分，故D项错．13.【答案】B【解析】A.雨后天空出现的彩虹是光的色散现象，故A错误；B.根据相对论的知识可知，相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故B正确；C.横波传播过程中，质点在平衡位置上下振动，不发生横向移动，故C错误；D.电磁波的传播不需要介质，故D错误．故选B 14.【答案】D【解析】A.根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生磁场，只有非均匀变化的电场周围才产生变化的磁场．在变化的磁场周围一定产生电场，只有非均匀变化的磁场周围才产生变化的电场，故A错误；B.波源与观测者相互靠近时，观测者测得的频率变大，故B错误；C.根据狭义相对论可知，火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后距离变小，故C错误；D.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝A sin t，与简谐振动的方程：x＝A sinωt比较可知，其角速度为，周期：T＝＝＝8 s，则质点在第1 s末与第5 s末时间差半个周期，所以它们的速度方向相反，故D正确．故选D.15.【答案】D【解析】A.光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A错误；B.地面上静止的人观察一根高速运动的杆，沿着运动方向的长度总比杆静止时的长度短，故B错误；C.电磁波频率变大排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故C错误；D.爱因斯坦建立狭义相对论所依据的一个基本假设就是光速不变原理，还有一个是狭义相对性原理．故D正确．16.【答案】长轴为2a，短轴为1.49a的椭球体【解析】由长度相对公式有l＝l0，v一定，球沿运动方向上的长度成比例地减小，球沿运动方向的最大长度为l＝2a·＝2a·＝1.49a，垂直于球运动方向，球的长度不变为2a.因此静止的人观察球的形状会是长轴为2a，短轴为1.49a的椭球体．17.【答案】(1)2.25×10－7s(2)3.75×10－7s【解析】(1)观测站测得船身的长度为：L＝L0＝90×m＝54 m，通过观测站的时间间隔为：Δt＝＝＝2.25×10－7s.(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为：Δt′＝＝＝3.75×10－7s.18.【答案】V【解析】根据狭义相对论的尺缩效应公式得x＝x0由静止观察者测得立方体的长、宽、高分别为x＝x0，y＝y0，z＝z0，相应的体积为V′＝xyz＝x0y0z0＝V.19.【答案】光速不变原理慢【解析】狭义相对论是以狭义相对性原理和光速不变原理为依据的．根据狭义相对论的运动延迟效应，相对于地面以0.8c运动的光火箭上的人观测到地面上的生命进程比火箭上的生命进程要慢．20.【答案】＞＜【解析】根据相对论长度公式：L＝L0，可知，飞船驾驶员观测到A，B两点距离小于地面上人观测的距离，即L＜L0；根据位移与速度的比值即为时间，则有t1＝，而飞船驾驶员测量经过A，B两点时间是t2＝；因此有t1＞t2.21.【答案】相同的【解析】狭义相对论认为，所有物理规律在惯性系中都是平等的，突出了惯性系特殊的地位．而广义相对论把这种思想更推广一些，认为不只是惯性系，所有参考系，物理规律都应该一样．22.【答案】μ子有可能到达地面【解析】以地球为参考系，μ子的寿命为：t＝≈31.5×10－6s所以x＝v·t＝9.43 km＞8 km，因此μ子有可能到达地面．23.【答案】在日心－恒星坐标系中测得的杆长是0.6 m【解析】由狭义相对论的长度收缩效应：L＝L0＝0.6 m24.【答案】总能量E中已经计入了物体的动能．【解析】总能量E＝E0＋E k，E0为静质能，E0＝m0c2，E k为动能，E＝E0＋E k＝mc2.。
2022_2022学年高中物理第六章相对论单元测试含解析教科版选修3_4
章末过关检测(六)(时间：90分钟，总分值：100分)一、单项选择题(此题共7小题，每题4分，共28分.在每题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1.如下图，强强乘坐速度为0.9c (c 为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c ，强强向壮壮发出一束光进行联络，那么壮壮观测到该光束的传播速度为( )A ．0.4cB ．0.5cC ．0.9cD ．1.0c解析：选D ．根据光速不变原理，壮壮观测到的光传播速度仍为c ，D 项正确.2.列车静止时，车厢长度与沿轨道方向排列的相邻电线杆间距离相等.当列车以接近光速行驶，车上的乘客观测车厢长度与相邻电线杆间距离，所得出的结论是( )A ．车厢长度大于相邻电线杆间距离B ．车厢长度小于相邻电线杆间距离C ．向前观测时车厢长度小于相邻电线杆间距离D ．向后观测时车厢长度小于相邻电线杆间距离解析：选A ．在运动方向上由于有“尺缩效应〞，故长度变短，所以车厢长度大于相邻电线杆间距离.3.惯性系S 中有一边长为l 的正方形，从相对S 系沿x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是( )解析：选C ．飞行器与被测正方形沿x 方向发生相对运动.由相对论时空观可知，在该方向上会发生长度收缩效应，因此该方向测得的长度小于l ，y 方向与相对运动方向垂直，故y 方向上测得的长度仍为l ，故正确答案为C ．4.大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸.除开始瞬间外，在演化至今的大局部时间内，宇宙根本上是匀速膨胀的.上世纪末，对1A 型超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀.面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大局部可能由暗能量组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀.如果真是这样，那么标志宇宙大小的宇宙半径R 和宇宙年龄t 的关系，大致是下面哪个图像( )解析：选C ．由题意知，宇宙半径R 随t 增大先匀速增大后加速膨胀，加速膨胀过程中半径随t 增大急剧增大，图像C 符合.5.在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s 假设相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s ，那么乙相对于甲的运动速度是( )A ．45c B ．35cC ．15c D ．25c 解析：选B ．由题意可知，Δt ′＝4 s ，Δt ＝5 s.由公式Δt ＝Δt ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2得，v ＝c1－⎝ ⎛⎭⎪⎫Δt ′Δt 2＝35c ，所以B 正确. 6.太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少.太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A ．1036kg B ．1018kg C ．1013 kgD ．109kg解析：选D ．根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝ΔE c 2＝4×1026(3×108)2 kg ≈4×109kg. 7.某宇航员要到离地球5光年的星球上去，如果希望把这路程缩短为3光年，那么他所乘飞船相对地球的速度为( )A ．0.5cB ．0.6cC ．0.8cD ．0.9c解析：选C ．根据公式l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，令l ＝3光年，l 0＝5光年，就可求得v ＝0.8c .二、多项选择题(此题共3小题，每题6分，共18分.在每题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)8.对相对论的根本认识，以下说法不正确的选项是( ) A ．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的 B ．爱因斯坦通过质能方程说明了质量就是能量C ．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快D ．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了解析：选BCD ．爱因斯坦的质能方程说明了质量和能量的相互联系，质量和能量是物体存在的两种形式，质量和能量是不同的概念，B 错误.再由相对论的根本原理可知，选项A 正确，C 、D 错误.9.以下说法正确的选项是( )A ．对同一物体的运动，选择的参考系不同，观察的结果可能不同B ．应用牛顿运动定律时，参考系的选取可以是任意的C ．相对地面静止或匀速直线运动的参考系是惯性系D ．牛顿运动定律是普遍适用的解析：选AC ．对同一物体的运动，参考系的选择不同，观察的结果可能不同，A 选项正确；牛顿运动定律是有适用范围的，只适用于惯性参考系，B 、D 选项错误；相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系，C 选项正确.10.在地面附近有一高速飞过的火箭.关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的选项是( )A ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C ．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D ．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了 解析：选BCD ．因为表达式l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2和Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，可知l ＜l 0和Δt ＞Δτ，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物体的长度越短，物理过程所经历的时间越长.故B 、C 、D 正确.三、非选择题(此题共6小题，共54分，按题目要求作答.计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.(6分)设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍，那么粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍.解析：由E 0＝m 0c 2，E ＝mc 2得m m 0＝EE 0＝k 由m ＝m 01－v 2c 2得，v c ＝k 2－1k .答案：kk 2－1k12.(6分)以速度v 绕地球旋转的人造卫星，它的时间Δt ′和地球上同时测量的时间Δt 的关系是____________.卫星上的长度为l ′，在地球上测量的长度是______________.答案：Δt ＝Δt ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2 l ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 213.(8分)一观察者测得运动着的米尺长度为0.5 m ，静止时长度为1 m ，求此米尺以多大的速度移动.解析：以观察者测得的长度为l ，米尺的长度为l ′，那么满足长度相对性公式l ＝l ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，进行变形可解v .根据l ＝l ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可得，v ＝c l ′2－l 2l ′代入数据得v ＝0.866c ≈2.60×108m/s. 答案：2.60×108m/s14.(10分)一电子以0.99c 的速率运动.问： (1)电子的总能量是多少？(2)电子的经典力学的动能与相对论动能之比是多少？(电子静止质量m 0＝9.1×10－31kg)解析：(1)电子的总能量为：E ＝mc 2＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2·c 2＝9.1×10－311－⎝ ⎛⎭⎪⎫0.99c c 2×(3×108)2 J ≈5.8×10－13J.(2)电子的经典力学动能为E k ＝12m 0v 2＝12m 0(0.99c )2相对论的动能为E k ′＝E －E 0＝mc 2－m 0c 2 E kE k ′＝0.08. 答案：(1)5.8×10－13J (2)0.0815.(12分)1901年，德国科学家考夫曼在确定β射线比荷的实验中首先观测到，电子比荷与速度有关，他假设电子的电荷不随速度而改变，那么它的质量就要随速度的增加而增加.实验结果如下图.请用质速关系公式，计算电子在0.6c 和0.8c 下的质量，并和实验数据比照.解析：设电子静止质量为m 0，电子在0.6c 时的质量为m 1＝m 01－v 2c2＝m 01－(0.6c )2c 2＝1.25m 0.电子在0.8 c 时的质量为m 2＝m 01－v2c2＝m 01－(0.8c )2c 2≈1.7m 0.和实验数据比拟，吻合得很好.答案：1.25m 0 1.7m 0 和实验数据比拟，吻合得很好16.(12分)设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c 的速率向东飞行，5.0 s 后该飞船将与一个以0.80c 的速率向西飞行的彗星相碰撞.试问：(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以防止与彗星碰撞？解析：(1)这是一个相对论速度变换问题.取地球为S 系，飞船为S ′系，向东为x 轴正向.那么S ′系相对S 系的速度v ＝0.60c ，彗星相对S 系的速度u x ＝－0.80c .由速度变换可得所求结果.结果u ′x ＝u x －v 1－vu x c2＝－0.946c .即彗星以0.946c 的速率向飞船靠近. (2)由时间间隔的相对性知Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2＝5.0 s 解得Δτ＝4.0 s.答案：(1)0.946c (2)4.0 s。
粤教版高中物理选修34 第五章 相对论 单元测试
粤教版高中物理选修34 第五章相对论单元测试一、单项选择题1.物理学的开展丰厚了人类对物质世界的看法，推进了迷信技术的提高与创新．以下物理学开展史的表述中不契合历史理想的是〔〕A. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹经过实验加以了证明B. 奥斯特发现了通电导体在磁场中受力规律C. 托马斯﹒杨的双缝干预实验证明了光具有动摇性D. 法拉第发现了电磁感应现象2.假设宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，他能否可以依据下述变化觉察自己在运动( )A. 他的质量在增加B. 他的心脏跳动慢上去C. 他永远不能由自身的变化知道他能否在运动D. 他在变大3.在物理学开展进程中，很多迷信家做出了庞大贡献，以下说法中契合理想的是( )A. 牛顿运用万有引力定律预测并发现了海王星B. 开普勒应用他精深的数学知识经过临时计算剖析，最后终于发现了万有引力定律C. 卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量D. 伽利略经过测试，剖析计算发现了行星的运动规律4.当物体以很大速度运动时，它的质量m与运动质量m0的关系是m＝，此时它的动能应该是( )A. mv2B. m0v2C. mc2－m0c2D. 以上说法都不对5.下面所罗列的物理学家及他们的贡献，其中正确的选项是〔〕A. 元电荷最早由库仑经过油滴实验测出B. 牛顿经过扭秤实验测定出了万有引力恒量GC. 法拉第首先提出了电场的概念且采用了电场线描画电场D. 安培总结出了真空中两个运动点电荷之间的相互作用规律6.第一个比拟准确测量出万有引力恒量的迷信家是〔〕A. 哥白尼B. 开普勒C. 牛顿D. 卡文迪许7.人类最早对宇宙的看法学说是( )A. 地心说B. 日心说C. 大爆炸学说D. 以上说法都不正确二、多项选择题8.在引力可以疏忽的空间中，有一艘宇宙飞船在做匀减速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传达，请问以下说法正确的选项是( )A. 船外运动的观察者看到这束光是沿直线传达的B. 船外运动的观察者看到这束光是沿曲线传达的C. 船内的航天员以飞船为参考系看到的这束光是沿直线传达的D. 船内的航天员以飞船为参考系看到的这束光是沿曲线传达的9.设某人在以速度为0.5c的飞船上，翻开一个光源，那么以下说法正确的选项是〔〕A. 飞船正前方空中上的观察者看到这一光速为B. 飞船正前方空中上的观察者看到这一光速为C. 在垂直飞船行进方向空中上的观察者看到这一光速是D. 在空中上任何中央的观察者看到的光速都是10.伽利略在研讨力与运动的关系时成功地设计了理想斜面实验．下面关于理想实验的表达中正确的选项是〔〕A. 理想实验是树立在阅历理想基础上的契合逻辑的迷信推断B. 理想实验完全是逻辑思想的结果，不需求经过客观理想的检验C. 理想实验抓住了客观理想的主要要素，疏忽了主要要素，从而更深上天提醒了自然规律D. 理想实验所提出的想象是不契合实践的，因此得出的结论是脱离实践的、不牢靠的三、填空题11.氦3是一种十分清洁、平安的动力，开发月壤中蕴藏丰厚的氦3资源，对人类社会今后的可继续开展具有深远意义．研讨发如今太阳外部两个氘核可聚变成氦3，氘核的质量为2.0136U ，中子的质量为1.0087U ，He核质量为3.0150U ．假定质量盈余1U释放的核能为=931.5MeV ，那么两个氘核聚变成He核的核反响方程为________；上述反响中释放的核能为________．12.经典力学：物体的质量是________的，一定的力作用在物体上发生________的减速度，经过足够长时间后物体可以到达________的速度．相对论：物体的质量随物体速度________．物体以速度v运动时的质量m与运动时的质量m0之间的关系是：m＝________，由于总有v<c.可知运植物体的质量m________它运动时的质量m0.13.太阳的辐射能来自其外部的核聚变反响，太阳每秒向周围空间辐射出的能量约为5×1026 J，由于这个缘由，太阳每秒都增加质量.把这个质量同太阳目前的质量2×1030 kg做比拟是________倍.四、解答题14.请同窗们讨论一下狭义相对论为什么叫做假定而不叫做原理？五、综合题15.用初动能为E1=0.6MeV的质子轰击运动锂核生成2个α粒子．己知质子质量m p=1.0078u，α粒子的质量m a=4.0026u，锂核质量m Li=7.0160u，质子的．试回答以下效果〔1u相当于931.5MeV〕〔1〕写出核反响方程式〔2〕核反响中释放出的能量△E〔3〕核反响释放的能量全部用来添加了两个α粒子的动能，那么核反响后两个α粒子具有总动能是多少？16.太阳中含有少量的氘核，因氘核不时发作核反响释缩小量的核能，以光和热的方式向外辐射．氘核质量为2.013 6u，氦核质量为3.015 0u，中子质量为1.008 7u，1u的质量相当于931.5MeV的能量那么：〔核反响方程：H+ H→ He+ n．〕〔1〕求核反响中释放的核能〔结果用MeV作单位〕〔2〕在两氘核以相等的动能0.35MeV停止对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的状况下，求反响中发生的中子和氦核的动能〔结果用MeV作单位〕．答案解析局部一、单项选择题1.【答案】B【解析】【解答】解：A、历史上，麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹经过实验对此停止了证明．故A错误；B、奥斯特最先发现电流的磁效应，但没有明白导体在磁场中的受力规律，故B正确．C、1801年物理学家应用〝托马斯•杨〞双缝干预实验装置，证明了光具有波的特点，故C错误．D、爱法拉第历经十年的实验，发现了电磁感应现象．故D错误．此题选不契合历史理想的，应选：B、【剖析】此题依据罕见的物理现象、物理学史等等知识停止解答．特别是有关电磁现象规律的物理学史要留意准确掌握．2.【答案】C【解析】【解答】宇航员以飞船为惯性系，其相关于惯性系的速度一直为零，因此他不能够发现自身的变化，所以选项A、B、D错误，选项C正确.【剖析】宇航员以飞船为惯性系，其相关于惯性系的速度一直为零，因此他不能够发现自身的变化。
物理人教版高中选修3-4《相对论简介》单元测试题
第十五章《相对论简介》单元测试题一．选择题1、宇宙飞船相对于地面以速度v作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过∆t(飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为( ).(c 表示真空中光速)(A) c·∆t(B) v·∆t(C)/c t∆⋅(D) 2)/(1ctc v-⋅⋅∆解答：[A].飞船的固有长度为飞船上的宇航员测得的长度，即为c·∆t。
2、在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s，则乙相对于甲的运动速度是(c表示真空中光速)(A) (4/5) c．(B) (3/5) c．(C) (2/5) c．(D) (1/5) c．解答：[B].22315tvt v cc t∆⎛⎫⎛⎫∆=⇒=-⇒==⎪ ⎪∆⎝⎭⎝⎭3、K系与K＇系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K＇系相对于K系沿Ox轴正方向匀速运动．一根刚性尺静止在K＇系中，与O'x'轴成30°角．今在K系中观测得该尺与Ox轴成45°角，则K＇系相对于K系的速度是：(A) (2/3)c．(B) (1/3)c．(C) (2/3)1/2c．(D) (1/3)1/2c．解答：[C].K＇系中：00'cos30;'sin30x yl l l l︒︒==K系中：()2'tan45'1/1/3x x y yl l l l v c v===⇒-=⇒=二．填空题7、一门宽为a．今有一固有长度为l0 (l0 > a )的水平细杆，在门外贴近门的平面内沿其长度方向匀速运动．若站在门外的观察者认为此杆的两端可同时被拉进此门，则该杆相对于门的运动速率u至少为_______．解答：[].门外的观察者测得杆的长度'l l a u=≤⇒≥8、(1) 在速度=v____________情况下粒子的动量等于非相对论动量的两倍．(2) 在速度=v____________情况下粒子的动能等于它的静止能量．解答：].(1)0022p mv m v m m v==⇒==⇒=(2)222000222kE mc m c m c m m v=-=⇒==⇒=三．计算题10、两只飞船相向运动，它们相对地面的速率是v．在飞船A中有一边长为a的正方形，飞船A沿正方形的一条边飞行，问飞船B中的观察者测得该图形的周长是多少？解答：222222222()22'()1/1'/224/()v v v vcuv v c c vvcu c C a ac c vβ--===-++-==+=+；12、在惯性系中，有两个静止质量都是m0的粒子A和B，它们以相同的速率v相向运动，碰撞后合成为一个粒子，求这个粒子的静止质量m'．解答：由动量守恒知：碰后形成的粒子静止。
2019-2020学年高中物理人教版选修3-4同步作业与测评：第十五章 《相对论简介》单元测评 Word版含解析
第十五章 《相对论简介》单元测评本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题，共40分)一、选择题(1～6为单选，7～10为多选，每小题4分，共40分)1．对相对论的基本认识，下列说法正确的是( )A ．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B ．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C ．在高速运动的飞船中的钟走得比地球上的钟快D ．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了答案 A解析 爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系，质量和能量是物体存在的两种形式，质量和能量是不同的概念，B 错误；再由相对论的基本原理可知，A 正确，C 、D 错误。
2．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭B 是“追赶”光的；火箭A 是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面的速度均为v ，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )A ．c ＋v ，c －vB ．c ，cC ．c －v ，c ＋vD ．无法确定答案 B解析 根据光速不变原理，观察者测出的光速都为c ，故B 正确。
3．对于公式m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，下列说法不正确的是( )A ．公式中的m 0是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体运动速度v ＞0时，物体的质量m ＞m 0，即物体的质量改变了，但当v 较小时，经典力学仍适用C ．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D ．通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化答案 A解析 公式中的m 0是物体静止时的质量，A 错误；在v 远小于光速时，质量的变化不明显，经典力学依然成立，B 、C 、D 正确。
故A 正确。
4．用著名的公式E ＝mc 2(c 是光速)，可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量。
人教版高中物理选修3-4第十五章 相对论简介单元测试含答案
绝密★启用前人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介单元测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间90分钟。
分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.下列说法正确的是()A．狭义相对论的两条基本假设是相对性原理与光速不变原理B．狭义相对论的两条基本假设是运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C．由于速度可以叠加，在地面测量快速运动的飞船的速度可能超过光速D．任何过程所经历的时间，在不同参考系中测量都是相同的2.以下说法正确的有()A．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变快了B．可以通过多普勒效应测量运动物体的速度C．微波的频率大于X射线的频率D．如果摆钟变快了，可以通过适当减少摆的长度校准摆钟3.据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的99.9%，单束粒子能量可达到7万亿电子伏特．下列说法正确的是()A．如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速B．如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速C．粒子高速运动时质量大于静止时的质量D．粒子高速运动时质量小于静止时的质量4.下列说法中正确的是 ()A．雷达是利用声波的反射来测定物体位置的B．无线电波无偏振现象C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短5.在狭义相对论中，下列说法中正确的是()A．经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例B．真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的C．在高速运动情况下，惯性参考系中的物理规律不一定相同D．狭义相对论全面否定了经典物理学6.已知电子的静止能量为0.511 MeV，若电子的动能为0.25 MeV，则它所增加的质量Δm与静止质量m0的比值近似为()A． 0.1B． 0.2C． 0.5D． 0.97.在经典的时空观中，下列说法错误的是()．A．空间是恒定不变的B．时间是恒定不变的C．任何参考系中测量同一个物体的长度是相同的D．任何观察者测量同一个事件的时间是相同的8.下列关于爱因斯坦质能方程的说法中，正确的是()A．只有运动的物体才具有能量，静止的物体没有能量B．一定的质量总是和一定的能量相对应C．E＝mc2中能量E其实就是物体的内能D．由ΔE＝Δmc2知质量与能量可以相互转化9.在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的()①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；②质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变；③惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些．A．①③是正确的B．①②是正确的C．①②③是正确的D．②③是正确的10.世界上有各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是()A．对的，对各种钟的影响必须相同B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样C． A和B分别说明了两种情况下的影响D．以上说法全错二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)下列说法中正确的是()A．物质的引力使光线弯曲B．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D．广义相对论可以解释引力红移现象12.(多选)有关相对论部分，下列结论正确的是()A．光的速度始终为c，与观察者是否运动无关B．地面上静止的人测量高速运动的火车长度和高度时都会变短C．将某人在睡梦中移到某火箭中去，此人醒来后释放一小球，它加速向下运动，则断定火箭正在向上加速飞行D．时间和空间都不是一成不变的，他们随着运动状态的改变而改变13.(多选)如果牛顿定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B 中()A．牛顿定律也同样成立B．牛顿定律不能成立C．A和B两个参考系中，一切物理定律都是相同的D．参考系B也是惯性参考系14.(多选)下列说法中正确的是()A．万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释B．电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释C．狭义相对论是惯性参考系之间的理论D．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.π＋介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8s(在它自己的参考系中测得)，则：(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室参考系中测量它的寿命为多长？(2)它在衰变前运动的距离为多少？16.长度测量与被测物体相对于观察者的运动情况有关，物体在运动方向上长度会缩短．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度从一观测站的上空飞过．(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？17.远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？18.一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109eV，试问(1)这个电子的动质量是其静质量的多少倍？(2)这个电子的速率是多少？(m0＝0.91×10－30kg，c＝3×108m/s)答案解析1.【答案】A【解析】狭义相对论的两条基本假设是相对性原理与光速不变原理，故A正确，B错误；根据光速不变原理，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速．故C错误；根据相对论的知识可知，惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些，故D错误．故选A.2.【答案】B【解析】A.根据Δt＝可知，在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变慢了，故A错误；B.可以通过多普勒效应测量运动物体的速度．故B正确．C.微波的频率小于X射线的频率，故C错误；D.如果摆钟变快了，则摆动的周期变小了，根据T＝2π知，可以增大摆长校准摆钟，故D错误．3.【答案】C【解析】根据相对论的基本假设，粒子的速度不可能达到光速或超过光速，故A、B错误；由m＝知，粒子高速运动时的质量大于静止时的质量，故C正确，D错误．故选C.4.【答案】D【解析】雷达是利用微波的反射来测定物体位置的，A错；无线电波是横波，横波有偏振现象，B 错；在双缝干涉实验中，由公式Δx＝可知，仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变宽，C错；考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短，D正确．5.【答案】A【解析】相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，所以A正确，D错．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错；根据狭义相对论的相对性原理，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，故C错．6.【答案】C【解析】设电子运动时的速度为v由题意知E0＝m0c2＝0.511 MeV①电子运动时的能量E＝E0＋E k＝0.761 MeV②又因为E＝mc2③m＝④④代入③得E＝＝⑤由④⑤可知＝所以＝＝＝≈0.5，故选项C正确．7.【答案】B【解析】时间是变化的，在经典时空观中时间是均匀地与任何外界事物无关地流逝着的，故B错．8.【答案】B【解析】E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，故选项B正确，D错误；静止的物体也具有能量，称为静质能E0，E0＝m0c2，m0叫做静质量，E＝mc2中的能量E包括静质能E0和动能E k，而非物体的内能，故选项A、C错误．9.【答案】C【解析】由爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说法均对，故正确答案为C.10.【答案】A【解析】根据爱因斯坦相对论的钟慢效应可知，若钟与观察者有相对运动，所有的钟都会变慢，而且变慢程度相同，这个结论与钟的构造、原理无关，故A正确，B、C、D错误．11.【答案】ACD【解析】从广义相对论的两个基本假设可以得出：物质的引力使光线弯曲；引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别，如在矮星表面的引力很强，那里的时间进程变慢，从而导致引力红移，所以正确的选项为A、C、D.12.【答案】AD【解析】A.光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，光的速度始终为c，与观察者是否运动无关，故A正确；B.地面上静止的人观察一列高速运动的火车，沿着运动方向的长度总比火车静止时的长度短，但火车的高度不变，故B错误；C.由于火箭所处的位置以及火箭的受力都是未知的，所以不能根据小球加速向下运动，就断定火箭正在向上加速飞行，如火箭离地面的高度不大并处于静止时，在火箭上释放一小球，它加速向下运动，故C错误；D.爱因斯坦提出相对论，认为时间、空间都是相对的，时间和空间都不是一成不变的，他们随着运动状态的改变而改变．故D正确．故选A、D.13.【答案】ACD【解析】根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中一切物理定律都是相同的，则A、C、D正确．14.【答案】BCD【解析】狭义相对论理论认为电磁相互作用的传播速度c是自然界中速度的极限，而星球的运动不能够超过光速影响到远处的另一个星球，所以万有引力理论无法纳入狭义相对论，故选项A错误，B、D正确；狭义相对论是惯性参考系之间的理论，故选项C正确．15.【答案】(1)4.33×10－8s(2)10.39 m【解析】(1)已知Δτ＝2.6×10－8s，v＝0.8c，根据Δt＝得，在实验室中测量它的寿命为Δt＝s≈4.33×10－8s.(2)在衰变前它运动的距离为s＝v·Δt＝0.8×3×108×4.33×10－8m＝10.39 m.16.【答案】(1)2.25×10－7s(2)3.75×10－7s【解析】(1)观测站测得船身的长度为：L＝L0＝90×m＝54 m，通过观测站的时间间隔为：Δt＝＝＝2.25×10－7s.(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为：Δt′＝＝＝3.75×10－7s.17.【答案】3昼夜【解析】因为Δt＝，Δt＝5昼夜，v＝0.8c，所以Δτ＝3(昼夜)．18.【答案】(1)5.86×103(2)0.999 999 985c【解析】(1)由相对论质能关系E＝mc2和E0＝m0c2可得电子的动质量m与静质量m0之比为＝＝≈5.86×103.(2)由相对论质速关系m＝可得，v＝c＝0.999 999 985c.。
鲁教版高中物理必修2 第六章《相对论与量子论初步》单元测试题(解析版)
第六章《相对论与量子论初步》单元测试题一、单选题(共15小题)1.最早提出量子假说的物理学家是()A．爱因斯坦B．牛顿C．开普勒D．普朗克2.为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击铀原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是()A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c23.话说有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是()A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B．弟弟思念哥哥而加速生长C．由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢D．这是神话，科学无法解释4.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性5.两相同的米尺，分别静止于两个相对运动的惯性参考系S和S′中，若米尺都沿运动方向放置，则()A．S系的人认为S′系的米尺要短些B．S′系的人认为S系的米尺要长些C．两系的人认为两系的米尺一样长D．S系的人认为S′系的米尺要长些6.通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是()A．根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动B．电子先做匀加速直线运动，后以光速做匀速直线运动C．电子开始近似于匀加速直线运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用D．电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释7.A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A>v B，在火箭A上的人观察到的结果正确的是()A．火箭A上的时钟走得最快B．地面上的时钟走得最快C．火箭B上的时钟走得最快D．火箭B上的时钟走得最慢8.有关物体的质量与速度的关系的说法，正确的是()A．物体的质量与物体的运动速度无关B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大C．物体的质量随物体的运动速度增大而减小D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零9.属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比10.在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是() A．运动中的物体，其质量无法测量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太大D．物体质量并不随速度变化而变化11.广东省虎门大桥全长近15 km，在500 m高空有一架与大桥平行匀速飞行的飞机，飞机上人员看到大桥的长度将是()A．大于15 kmB．等于15 kmC．小于15 kmD．飞机飞行越快，大桥将变得越长12.惯性系S中有一边长为l的正方形(如下图所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是()A．B．C．D．13.关于光的本性，下列说法错误的是()A．光的波粒二象性说明光既与宏观中波的运动相同，又与宏观中粒子的运动相同B．大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D．光既有波动性，又具有粒子性，二者并不矛盾14.如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c．强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光速的传播速度为()A． 0.4cB． 0.5cC． 0.9cD． 1.0c15.假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是()A．这个人是一个矮胖子B．这个人是一个瘦高个子C．这个人矮但不胖D．这个人瘦但不高二、计算题(共3小题)16.设想在人类的将来实现了星际航行，即将火箭发射到邻近的恒星上去，火箭相对于日心－恒星坐标系的速率为v＝0.8c，火箭中静止放置长度为1.0 m的杆，杆与火箭方向平行，求在日心－恒星坐标系中测得的杆长．17.电子的静止质量为m e，加速后的电子相对实验室的速度是c(c为光速)，在实验室中观察到的加速后电子的质量是多大？18.在静止系中的正方立体每边长L0，另一坐标系以相对速度v平行于立方体的一边运动．问在后一坐标系中的观察者测得的立方体体积是多少？三、填空题(共2小题)19.设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．20.普朗克提出了能量子与频率成________(填“正比”或“反比”)的观点，如果能量子的能量用ε来表示，它的数值等于辐射光子的频率ν乘以一个常量h，即________，h称作普朗克常量，实验测得h＝________ J·s.四、简答题(共1小题)21.考虑以下四个问题：(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动时，人看到的光速是多少？(3)参考系O′相对于参考系O以速度v向左运动时，人看到的光速是多少？(4)根据狭义相对论理论，在上述三种情况下光速应该是多少？答案解析1.【答案】D【解析】普朗克是量子力学的奠基者，被称为量子力学之父．2.【答案】B【解析】3.【答案】C【解析】根据公式τ＝可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．4.【答案】C【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静质量，光子不是实物粒子，没有静质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．5.【答案】A【解析】6.【答案】C【解析】电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为在它被加速的最初阶段，它做匀加速直线运动．随着电子的速度越来越大，接近光速时，相对论效应越来越大，质量加大，它不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用．7.【答案】A【解析】在火箭A看来，地面和火箭B都高速远离自己，由τ＝知，在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B的时钟都变慢了，且v A>v B，故地面的时钟最慢，因此A正确，B、C、D错误．8.【答案】B【解析】9.【答案】A【解析】狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描述运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等．所以只有选项A正确．10.【答案】B【解析】根据狭义相对论m＝可知，在宏观物体的运动中，v≪c，所以m变化不大，而不是因为质量太大或无法测量．11.【答案】C【解析】由于飞机相对大桥是运动的，因此在飞机上观察者看来，大桥要缩短，故C正确．12.【答案】C【解析】由l＝l0可知沿速度方向即x轴方向的长度变短了，而垂直于速度方向，即y轴上的边长不变，故C对．13.【答案】A【解析】光的波粒二象性是微观世界特有的规律，既不能理解成宏观概念中的波，也不能把光子简单看成宏观概念中的粒子．14.【答案】D【解析】根据光速不变原理，在任何参照系中测量的光速都是c，D正确．15.【答案】D【解析】由公式l＝l0可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变．16.【答案】0.6 m【解析】由尺缩效应知：l＝l0，将l0＝1.0 m，v＝0.8c代入得到l＝0.6 m.17.【答案】1.67m e【解析】m＝＝≈1.67m e，即以c运动的电子的质量约是电子静止质量的1.67倍．18.【答案】L【解析】本题中立方体相对于坐标系以速度v运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为L＝L0测得立方体的体积为V＝L L＝L.19.【答案】k【解析】由E＝mc2得＝＝k，所以m＝km0.由m＝得＝＝k，得v＝c.20.【答案】正比ε＝hν 6.63×10－34【解析】21.【答案】(1)c(2)c＋v(3)c－v(4)都是c【解析】根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是c＋v，第三种情况应是c－v，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，三种情况光速都应是c.。
新鲁科版物理选修3-4单元测试：相对论与天体物理
阶段验收评估（六）相对论与天体物理(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分)1．关于相对论的下列说法，正确的是()A．狭义相对论只研究力学规律B．狭义相对论只研究惯性系C．广义相对论的等效原理是指惯性系和非惯性系等效D．强引力可导致光线和空间弯曲是狭义相对论的结论解析：选B根据狭义相对论和广义相对论的原理知，B项正确。
2．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。
假想有一列车沿AC 方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断解析：选C因列车沿AC方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮，答案为C。
3．坐在做匀速直线运动的公共汽车上的售票员，观察到车的前、后门是同时关上的，地面上的观察者观察到的是()A．同时关上B．前门先于后门关上C．后门先于前门关上D．不能确定解析：选C由于车是运动的，后门的光先于前门的光传至观察者，因此地面上的人先看到后门关上。
4．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运动，其内站着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是()A．这个人瘦但不高B．这个人矮但不胖C．这个人是个瘦高个儿D．这个人是个矮胖子解析：选A由狭义相对论知在运动方向上长度变短，在垂直运动方向上长度不变，故A项正确。
5．[多选]A、B两架飞机沿地面上一足球场的长度方向在其上空高速飞过，且v A＞v B，在飞机上的人观察结果正确的是()A ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比B 飞机上的人观察到的小B ．A 飞机上的人观察到足球场的宽度比B 飞机上的人观察到的小C ．两飞机上的人观察到足球场的长度相同D ．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同解析：选AD 因为当一个惯性系的速度比较大时，根据l ＝l 0 1－⎝⎛⎭⎫v c 2知，沿飞行方向长度减小，而且速度越大，长度越小，故A 正确，C 错误；而垂直于运动方向上，宽度是不随速度而变化的，因此B 错误，D 正确。
高中物理 第十五章 相对论简介单元测试
积盾市安家阳光实验学校高考高三单元测试相对论时间：90分钟，总分100分学号：______ 成绩：一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1．在相对论中，下列哪些说法是正确的（）（1）一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速（2）质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对状态而改变的（3）惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。
（）A．（1）（3）是正确的 B．（1）（2）是正确的C．（1）（2）（3）是正确的 D．（2）（3）是正确的2．关于质量和长度下列说法中正确的是 ( )A．物体的质量与位置、运动状态无任何关系，是物质本身属性B．物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计C．物体的长度与运动状态无关，是物质本身的属性D．物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计3．用相对论的观点判断下列说法是否正确（）A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D．当物体运动的速度v<<c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计4．19爱因斯坦提出了相对论，相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（）A、同时的绝对性与同时的相对性B、运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C、时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D、相对性原理与光速不变原理5．下列说法中正确的是（）A. 伽利略相对性原理指出：对于力学规律来说，一切惯性系都是价的B. 相对论的两个假设是爱因斯坦相对性原理和光速不变原理C. 爱因斯坦相对性原理指在所有做匀速直线运动的参考系中物理规律都是相同的D. 广义相对论的两条原理是广义相对性原理和效原理6．关于爱因斯坦质能方程下列说法中正确的是（）A. E=mc2中的E是物体以光速c运动的动能B. E=mc2是物体的核能C. E=mc2是物体各种形式能的总和D. 由ΔE=Δmc2，在核反中，亏损的质量Δm以能量ΔE的形式释放出来7．下列说法正确的是（）A．地面上静止的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小B．光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的C．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在靠近我们而来D．在地面附近有一高速飞过的，地面上的人观察到变短了，上的时间进程变慢了；上的人观察到的长度和时间进程均无变化8．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆有轨电车，若都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大（）A. 摩托车B. 有轨电车C. 两者都增加D. 都不增加9．上有各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟。
人教版高中物理全套试题第15章 相对论简介 单元综合试题及答案1
第十五章相对论简介一、选择题1．下列说法正确的是( ) A．力学规律在任何参考系中都是相同的B．在所有惯性系中物理规律都是相同的C．在高速运动情况下，惯性系中的物理规律也不一定相同D．牛顿运动定律在非惯性系中不变2．下列说法正确的是( ) A．物理的基本规律在所有惯性系中都是等价的B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动都无关C．在任何惯性系中，光在真空中沿任意方向的传播速度都相同D．以上说法均不正确3．有甲、乙两人，甲以5m/s的速度、乙以3m/s的速度都向东直线行走，则甲相对于乙的速度大小为( )A．3m/s B．5m/s C．2m/s D．8m/s4．设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是( ) A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c5．甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是( )A．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度大D．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小6．下列属于广义相对论结论的是( ) A．尺缩效应B．时间变慢C．光线在引力场中弯曲D．物体运动时的质量比静止时大大二、填空题7．一长杆在车厢中静止，杆与车厢前进的方向平行，在车厢中测得杆长为1m，若车厢以0.6c的速率行驶，则在地面上测得的杆长为____________8．相对论是由物理学家_____________提出的，他还有个关于质量和能量的方程：_____________。
9．经典力学中认为时间和空间是____________的，而相对论认为时间和空间是____________的。
高中物理 第十五章 相对论简介 综合测试高中物理试题
积盾市安家阳光实验学校第十五章《相对论简介》综合测试时间：90分钟满分：100分一、选择题(1～7为单选，8～12为多选，每小题4分，共48分)1．一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方位做立跳远，并想由此来判断船航行的方向，假他每次做的功相同，下列说法正确的是( C )A．如果跳得最远，则船行驶B．如果跳得最近，则船行驶C．他向各个方向跳的最大距离相同，不能由此判断船航行的方向D．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船航行的方向2．如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行，你可以发觉下述哪些变化( D )A．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．你永远不能由自身的变化知道你的速度3．关于力学的绝对时空观的下列说法中不正确的是( A )A．时间和空间是相互联系和影响的B．同时发生的事件对任何参考系都是同时的C．在任何参考系中测量的时间间隔和空间距离都是相同的D．物体的质量是恒不变的解析：力学的绝对时空观认为时间和空间都是不变的．4．爱因斯坦相对论的提出是物理学思想的重大革命，因为它( A )A．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B．借鉴了法国家拉瓦锡的学说C．否了牛顿力学原理D．修正了能量、质量互相转化的理论5．宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果把这一路程缩短为3光年，则他所乘相对地球的速度为( C )A．0.5c B．0.6cC．0.8c D．0.9c解析：由l＝l01－⎝⎛⎭⎪⎫vc2，代入数值可求得v＝0.8c.6．19，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程，下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是( A )A．若物体能量增大，则它的质量增大B．若物体能量增大，则它的质量减少C．若核反过程质量减小，则需吸收能量D．若核反过程质量增大，则会放出能量解析：由E＝mc2可知，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，A正确，B错误；若m减小则E减小，释放能量，若m增大则E增大，吸收能量，C、D均错误．7．如图所示，假设一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆有轨电车，都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大( B )A．摩托车B．有轨电车C．两者都增加D．都不增加解析：在相对论中普遍存在一种误解，即认为运动物体的质量总是随速度增加而增大；当速度接近光速时，质量要趋于无穷大．其实物体质量增大只是发生在给它不断地输入能量的时候，而不一是增加速度的时候．对有轨电车，能量通过导线从发电厂源源不断地输入；而摩托车的能源却是它自己带的．能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车．能量对于质量，所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度增加而增大．有趣的是，如果没有能量散失，有轨电车所增加的质量恰好和发电厂损失的质量相；而摩托车和驾驶员所增加的质量将被电池失去的质量所抵消，所以总质量不变．8．关于质量和长度下列说法中正确的是( BD )A．物体的质量与运动状态无任何关系，是物体本身的属性B．物体的质量与运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计C．物体的长度与运动状态无关，是物体本身的属性D．物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计解析：由相对论可知，物体的质量和长度都随其运动状态而变化，当物体的速度接近光速时，这种相对论效比较显著，速度较低时，变化可忽略不计，时间和空间均与物体的运动状态相联系．9．下列对于力学的局限性的说法中正确的是( AB )A．力学的用受到物体运动速率的限制B．牛顿运动律不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象C．量子力学的建立是对力学的否D．物理学的发展使力学失去了存在的价值解析：量子力学和力学的适用范围不同，并不能相互否，C错；对低速宏观物体的运动，用力学处理更方便实用，D错．10．接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( AC )A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到地球上的钟较慢解析：相对论告诉我们，运动的钟会变慢，由于飞船上的人观测飞船上的钟是静止的，观测到地球上的钟是运动的，因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地球上的钟快，A项正确，B项错误；同样，地球上的人观测到飞船上的钟是运动的，地球上的钟是静止的，因此地球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快，C项正确，D项错误．11．你站在一条长木杆的附近，并且看到木杆落在地上时是两头同时着地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时飞飞同学正以接近光速的速度从木杆前面向右掠过，她看到B端比A端先落地(A端在左，B端在右)，因而她认为木杆是向右倾斜着落地．她的看法是( AC )A．对的B．错的C．她感觉到木杆在朝她运动D．她感觉到木杆在远离她运动解析：当飞飞同学掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运动，因此，在你看来，同时发生的两件事，在飞飞同学看来，首先在B端发生．12．下列说法中正确的是( BC )A．如果木星上有一件事情发生，地球上的人可能同时看到B．地球上的人看到的是木星上很久以前发生的事C．对地面上的观察者来说，快速行驶的列车上，车头和车尾上的人不能同时看到车中间发生的事D．对地面上的观察者来说，快速行驶的列车上，车头和车尾上的人能同时看到车中间发生的事二、计算题(共52分)13．(8分)A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个上，以速度v B和v C朝同一方向飞行，v B<v C.地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？答案：C钟走得最慢，A钟走得最快解析：地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大．根据公式Δt ＝Δt′1－vc2可知，相对于观察者的速度v越大，其上的进程越慢．地面上的钟v＝0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快．14．(8分)π－介子是一种不稳的粒子，从它产生到它衰变为μ－介子经历的时间即为它的寿命，已测得静止π－介子的平均寿命t 0＝2×10－8s ．某加速器产生的π－介子以速率v ＝0.98c 相对室运动．求：π－介子衰变前在室中通过的平均距离．答案：29.5 m解析：已知t 0和v ，根据时间延缓效公式，就可计算介子在室测得的平均寿命，进而便可求得它的运动距离．解答如下：对室中的观察者来说，运动的π－介子的寿命t ＝t 01－v c2＝1.005×10－7 s ，因此，π－介子衰变前在室中通过的距离为d ＝vt ＝0.98c ×1.005×10－7m ＝29.5 m.15．(8分)原长为15 m 的飞船以v ＝9×103m/s 的速率相对地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？假设飞船的速率v ＝0.95c ，从地面上测量，它的长度又是多少？答案：14.999 999 998 m 4.68 m解析：对于该题的解答关键是要明确长度的收缩效公式，明确其中各量的物理意义，并能熟练运用．由L ＝L 01－v2c2可得，L ＝L 01－v2c 2＝14.999 999 998 m ，差别很难看出；而当速度变为0.95c 时有，L ＝L 01－v 2c2≈4.68 m，可见在高速情况下长度收缩十分明显．16．(8分)静止长度为2 m 的物体，以0.8c 的速度沿长度方向相对某观察者匀速运动时，此观察者测量该物体的长度为多少？若该物体静止时的质量为m 0，那么此时它的质量为多少？答案：1.2 m 53m 0解析：由长度的相对性公式l ＝l 01－v c2得观察者测量的长度为l ＝0.6l 0＝1.2 m由相对论质量公式m ＝m 01－v c2.得物体运动时的质量为m ＝53m 0.17．(10分)诺贝尔物理学奖项的一半由高能加速器研究机构(KEK)的小林诚和京都的益川敏英分享，以表彰他们发现了对称性破缺的起源，并由此预言了自然界中至少三个夸克家族的存在．在历史上虽然一些现象“证实”夸克的存在，然而单个的夸克(或层子)至今未找到，人们始终不识真面目．对此，粒子学家们的解释是：因为夸克(层子)是极不稳的、寿命极短的粒子，它只能在束缚态内稳存在，而不能单个存在．如果某个夸克是一种不稳的粒子，已测得该静止夸克的平均寿命t 0＝6×10－9s ．某加速器产生的该夸克以速率v ＝0.8c相对室运动．请问，你能求出该夸克衰变前在室中通过的平均距离吗？答案：2.4 m解析：对室中的观察者来说，根据时间延缓效公式，运动的夸克的寿命t＝t01－vc2＝1×10－8 s，因此，该夸克衰变前在室中通过的距离为d＝vt＝0.8c×1×10－8 m＝2.4 m.18．(10分)2008年9月10日，据国外媒体报道，欧大型强子对撞机周三完成了首次大型测试，强子对撞机(LHC)进行了第一次主要测试并实现了第一束质子束流贯穿整个对撞机．LHC将把质子加速到具有巨大的能量并进行对撞“粉碎”，从而模拟大爆炸后不足十亿分之一秒的情况．在强子对撞机的加速器里面，2束高能粒子流在彼此相撞之前，以接近光速的速度向前传播．这两束粒子流分别通过不同光束管，向相反方向传播，这两根管子都处于超高真空状态．一个强磁场促使它们围绕那个加速环运行．请问强子对撞机加速器可能是回旋加速器吗？答案：见解析解析：回旋加速器原理是：带电粒子在磁场中运动的周期与带电粒子速度无关，可以通过与带电粒子圆周运动频率相同的交变电流作用下，使带电粒子每经过电场一次均可以加速．但由于粒子速度接近光速，由于相对论效，粒子质量增大，使得带电粒子在磁场运动和电场不能保持同步．故强子对撞机中高能粒子的加速是不能只通过回旋加速器来完成的．。
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高中物理：《相对论》单元测试
(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
1．属于狭义相对论基本假设的是()
A．真空中光速不变
B．时间具有相对性
C．物体的质量不变
D．物体的能量与质量成正比
解析：选 A.狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同．
2．如图6－2所示，强强乘坐速度为0.9 c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5 c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()
图6－2
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．1.0c
解析：选D.根据光速不变原理，壮壮观测到的光传播速度仍为c，D项正确．
3．下列说法正确的是()
A．对同一物体的运动，选择的参考系不同，观察的结果可能不同
B．应用牛顿运动定律时，参考系的选取可以是任意的
C．相对地面静止或匀速直线运动的参考系是惯性系
D．牛顿运动定律是普遍适用的
解析：选AC.对同一物体的运动，参考系的选择不同，观察的结果可能不同，A选项正确；牛顿运动定律是有适用范围的，只适用于惯性参考系，B、D选项错误；相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系，C选项正确．故本题应选A、C.
4．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为()
A．洞口为椭圆形，长度变短
B ．洞口为圆形、长度不变
C ．洞口为椭圆形、长度不变
D ．洞口为圆形，长度变短
解析：选 D.在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.
5．在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是
( )
A ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C ．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D ．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了
解析：选BCD.因为表达式l ＝l 01－(v c )2和Δt ＝Δτ
1－(v c )2，可知l ＜l 0和Δt ＞Δτ，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物体的长度越短，物理过程所经历的时间越长．故B 、C 、D 正确．
6．惯性系S 中有一边长为l 的正方形(如图6－3所示)，从相对S 系沿x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是( )
图6－3
解析：选C.飞行器与被测正方形沿x 方向发生相对运动．由相对论时空观可知，在该方向上会发生长度收缩效应，因此该方向测得的长度小于l ，y 方向与相对运动方向垂直，故y 方向上测得的长度仍为l ，故正确答案为C.
7．大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸．除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的．上世纪末，对1A 型超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀．面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀．如果真是这样，则标志宇宙大小的宇宙半径R 和宇宙年龄t 的关系，大致是下面哪个图像？( )
图6－4
解析：选C.由题意知，宇宙半径R 随t 增大先匀速增大后加速膨胀，加速膨胀过程中半径随t 增大急剧增大，图像C 符合．
8．在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s 若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s ，则乙相对于甲的运动速度是( )
A.45c
B.35c
C.15c
D.25c
解析：选B.由题意可知，Δt ′＝4 s ，Δt ＝5 s.
由公式Δt ＝Δt ′
1－(v c )2得，v ＝c 1－(Δt ′Δt )2＝35c ，
所以B 正确．
9．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A ．1036 kg
B ．1018 kg
C ．1013 kg
D ．109 kg
解析：选D.根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝ΔE c 2＝4×1026
(3×108)
2kg ≈109 kg. 10．某宇航员要到离地球5光年的星球上去，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船的相对地球的速度为( )
A ．0.5c
B ．0.6c
C ．0.8c
D ．0.9c 解析：选C.根据公式l ＝l 01－⎝ ⎛⎭
⎪⎫v c 2可知，另l ＝3光年，l 0＝5光年，就可求得v 0＝0.8c . 二、填空题(本题共2小题，每小题4分，共8分．按题目要求作答)
11．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的____________倍，粒子运动速度是光速的____________倍．
解析：由E 0＝m 0c 2 E ＝mc 2得
m m 0＝E
E 0＝k
由m ＝m 01－v 2
c 2得，v c ＝k 2－1k . 答案：k
k 2－1
k 12．以速度v 绕地球旋转的人造卫星，它的时间Δt ′和地球上同时测量的时间Δt 的关系是_____________________________________________________________________________． 卫星上的长度l ′，在地球上测量的长度是__________________________________________． 答案：Δt ＝Δt ′
1－(v c )2 l ＝l ′1－(v c )2
三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(8分)一观察者测得运动着的米尺长度为0.5 m 长，静止时长度为1 m ，求此米尺以多大的速度移动．
解析：以观察者测得的长度为l ，米尺的长度为l ′，则满足长度相对性公式l ＝l ′
1－(v c )2，
进行变形可解v .根据l ＝l ′1－(v c )2可得，v ＝c l ′2－l 2l ′ 代入数据得v ＝0.866c ＝2.60×108 m/s.
答案：2.60×108 m/s
14．(10分)一电子以0.99c 的速率运动．问：
(1)电子的总能量是多少？
(2)电子的经典力学的动能与相对论动能之比是多少？(电子静止质量m 0＝9.1×10－31kg)
解析：(1)E k ′＝12m ′v 2
m ′＝m 0
1－v 2
c 2≈7.09×9.1×10－31 kg ≈6.45×10－30 kg 则E k ′＝12×6.45×10－30×(0.99)2×9×1016 J ≈2.8×10－13 J.
(2)
E k E
k
′
＝
1
2m0v
2
1
2m′v
2
＝
m0
m′
≈0.14.
答案：(1)2.8×10－13 J(2)0.14
15．(12分)1901年，德国科学家考夫曼在确定β射线比荷的实验中首先观测到，电子比荷与速度有关，他假设电子的电荷不随速度而改变，则它的质量就要随速度的增加而增加．实验结果如图6－5所示．请用质速关系公式，计算电子在0.6c和0.8c下的质量，并和试验数据对比．
图6－5
解析：设电子静止质量为m0，电子在0.6 c时的质量为m1＝
m0
1－
v2
c2
＝
m0
1－
(0.6c)2
c2
＝1.25m0. 电子在0.8 c时的质量为m2＝
m0
1－
v2
c2
＝
m0
1－
(0.8c)2
c2
＝1.7m0.和试验数据比较，吻合得很好．
答案：1.25m0 1.7m0和试验数据比较，吻合得很好
16．(12分)设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0 s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞．试问：
(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？
(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞？
解析：(1)这是一个相对论速度变换问题．取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向．则S′系相对S系的速度v＝0.60c，彗星相对S系的速度u x＝－0.80c.由速度变换可得所求结果．结果u′x＝
u x－v
1－
v u x
c2
＝－0.946c.
即彗星以0.946c的速率向飞船靠近．
(2)由时间间隔的相对性知Δt ＝Δτ1－(v c )2＝5.0 s ， 解得Δτ＝4.0 s.
答案：(1)0.946 c (2)4.0 s。