20162017学年高中物理第15章相对论简介本章测评B新人教版选修34
人教版高中物理选修3-4 第十五章 相对论简介 测试含答案及详细解析
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测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.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2.一个电子的运动速度为0.6c，则该电子的动能约为(电子的静止能量为0.51 MeV)() A． 0.13 MeVB． 0.21 MeVC． 0.34 MeVD． 0.45 MeV3.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4.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5.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6.在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观察，结果是()A．一定同时B．可能同时C．不可能同时，但可能同地D．不可能同时，也不可能同地7.已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为4×1026J，则可算出()A．太阳的质量约为4.4×106tB．太阳的质量约为8.8×106tC．太阳的质量每秒减少约为4.4×106tD．太阳的质量每秒减少约为8.8×106t8.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9.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10.在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是()A．u＝u′＋vB．u＜u′＋vC．u＞u′＋vD．以上均不正确11.假想某人做一次高速的太空旅行返回到地球，从出发到返回他带的手表正好显示是1年，根据爱因斯坦的相对论观点，则地球上经过的时间是()A．也是1年B．小于1年C．大于1年D．都有可能12.在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光()A．经太阳时发生了衍射B．可以穿透太阳及其他障碍物C．在太阳引力场作用下发生了弯曲D．经过太阳外的大气层时发生了折射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.下列说法正确的是()A．空中绕地球运行的卫星的质量比静止在地面上时大得多B．爱因斯坦质能方程E＝mc2中的m是物体静止时的质量C．爱因斯坦指出：对不同的惯性系，物理规律是不一样的D．光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是相同的15.质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的4倍时，其质量为静止质量的几倍()A． 4B． 5C． 6D． 8第Ⅱ卷二、计算题(共3小题,每小题10分,共30分)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.假如有一对孪生兄弟A和B，其中B乘坐速度为v＝0.9c的火箭飞往大角星(牧夫座a)，而后又飞回地球．根据A在地球上的观测，大角星离地球有40光年远，这次B往返飞行经历时间为80.8年．如果B在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B回到地球时，他们的年龄各有多大？18.电子静止时质量为9.1×10－31kg，一个电子被电压为106V的电场加速后，其质量为多少？速度为多大？三、填空题(共2小题,每小题5.0分,共10分)19.下列说法正确的是________．A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏P上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样D．相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了E．在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短20.经过证明，物体运动时的质量m与静止时的质量m0________(填“相同”或“不相同”)，两个质量满足的关系为________．从上式可以看出，当物体的速度很大时(接近光速)，物体的质量明显__________静止时的质量．答案解析1.【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.2.【答案】A【解析】由于此时电子的动能特别大，其速度接近光速，设该速度为v，因此电子的质量：m＝＝1.25m0电子的动能：E k＝0.25m0c2将电子的静止能量为0.51 MeV代入上式，得：E k＝0.25E0≈0.13 MeV.3.【答案】D【解析】由相对论的结论可知，D正确．4.【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．5.【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．6.【答案】B【解析】两个相对静止的惯性系观测结果相同，其他则不同，故B正确．7.【答案】C【解析】由质能方程ΔE＝Δmc2得：Δm＝＝kg＝4.4×109kg＝4.4×106t，故只有C 选项正确．8.【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．9.【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．10.【答案】B【解析】根据相对论速度变换公式得：他相对地面的速度u＝＜u′＋v，故A、C、D错误，B正确．11.【答案】C【解析】由于人高速在太空中运动，故他的手表走的要比地球的上低速运行的手表慢一些．故可知，地球的时间一定大于1年．12.【答案】C【解析】根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错．13.【答案】D【解析】因为人的身高是垂直于物体速度方向的，所以没有尺缩效应，即甲、乙观察到对方身高不变，故A、B错误；根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙观察到甲动作变慢；根据爱因斯坦光速不变原理，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D正确，故选D.14.【答案】D【解析】A.由于卫星的速度仍远小于光速，故其质量并不比地面上质量大很多，故A错误；B.静止的物体和运动的物体都具有能量，故B错误；C.爱因斯坦狭义相对论提出：对不同的惯性系，物理规律是相同的，爱因斯坦广义相对论提出：对不同的参考系，物理规律是相同的，故C错误；D.光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的，故D正确．故选D15.【答案】B【解析】E k＝E－E0＝mc2－m0c2E k＝4E0，则m＝5m0.16.【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】A的年龄为100.8岁，B的年龄为55.2岁【解析】设B在飞船惯性系中经历时间为t′根据Δt＝即80.8年＝解得：t′＝35.2年所以B回到地球时的B的年龄为20岁＋35.2岁＝55.2岁，A的年龄为20岁＋80.8岁＝100.8岁．18.【答案】2.69×10－30kg0.94c【解析】E k＝eU＝1.6×10－19×106J＝1.6×10－13J.E k＝mc2－m0c2，m＝＋m0＝kg＋9.1×10－31kg≈2.69×10－30kg.由m＝得，v＝c≈0.94c.19.【答案】ACE【解析】A.肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象，故A正确；B.全息照相不是利用全反射，而是利用了激光相干性好的特点，故B错误．C.由Δx＝λ可知用红光代替绿光照射单缝，将得到相邻条纹间距更大的干涉图样，故C正确；D.相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上没有变扁，因为只有在高速运动方向上，长度才会变短，故D错误；E.在真空中传播的电磁波，它的传播速度不变，由v＝λf可知，当它的频率增加时，波长变短，故E正确．20.【答案】不相同，m＝，大于【解析】根据爱因斯坦的理论，设一个物体静止时的质量为m0(又称为静质量)，当它以速度v运动时的质量为m(又称为动质量)，则动质量与静质量及其速度的关系遵循以下规律：m＝(其中c为光速)；在低速(相对光速而言)范围内，物体的动质量与静质量相差甚微，其差值可以忽略不计，因此在低速范围内研究宏观物体的运动情况时，可以认为物体的质量是不变的，是常数．当物体的速度很大时(接近光速)，物体的质量明显大于静止时的质量．。
新人教版高中物理选修3-4 第十五章 《相对论简介》单元测评
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。
高中物理第十五章相对论简介4广义相对论简介学案新人教版选修3_4
4．广义相对论简介1．知道相对论速度叠加规律。
2．知道相对论质能关系。
3．初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。
4．关注宇宙学的新进展。
狭义相对论告诉我们，物体运动的极限速度都不可能越过真空中的光速。
在宏观低速运动的条件下，伽利略的速度叠加原理简单有效，但对高速运动的物体及微观高速粒子，速度的叠加原理与传统经典观念矛盾，必须要考虑相对论效应。
考虑相对论效应的情况下速度的叠加是怎样的呢？提示：相对论效应指的是“动尺变短”或“动钟变慢”等。
在高速运动的参考系中，速度的叠加必须考虑这个因素，低速宏观状态下遵守伽利略的速度叠加原理，高速的情况下任何运动的速度不能超过光速。
一、狭义相对论的其他结论1．相对论速度变换公式设车对地的速度为v，人对车的速度为u′，车上人相对于地面的速度为u，(1)经典的时空观：u＝u′＋v。
(2)相对论的速度变换公式为：_______________________________________________。
如果车上人运动方向与车运动方向相同，u′取____值，如果车上人运动方向与车运动方向相反，u′取____值。
(3)结论：光速c是宇宙万物速度的极限，且相对于任何参考系都是不变的。
注意：它只适用于沿同一直线运动物体速度的叠加。
2．相对论质量(1)经典力学：物体的质量是______的，一定的力作用在物体上，产生的加速度也是______的，足够长的时间以后物体就可以达到______速度。
(2)相对论情况下：物体的质量随其速度的增大而增大。
物体以速度v运动时的质量m 与静止时的质量m0的关系式为：____________________。
3．质能方程质能方程：________。
质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系。
思考：有人根据E＝mc2得出结论：质量可以转化为能量、能量可以转化为质量。
这种说法对吗？二、广义相对论简介1．超越狭义相对论的思考爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题：(1)引力问题，万有引力理论无法纳入______________的框架。
2016-2017学年高中物理人教版选修3-4课件：15 相对论简介 本章整合
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专题一 专题二
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专题突破
【例1】 在实验室中测得以速度0.8c运动的π介子的平均寿命为 4×10-8 s,问与π介子一起运动的观察者认为π介子的平均寿命是多 少?
解析:相对于π介子运动的实验室中测得π介子的平均寿命为Δt,则 相对于π介子静止的参考系测得π介子的平均寿命为
答案:2.4×10-8 s
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专题突破
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专题一 专题二
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专题突破
专题一 相对论的时空观
1.“同时”的相对性 在某一惯性参考系中,同时发生的两个事件,在另一个相对该惯 性系做匀速直线运动的惯性系中观测不再同时。其观测结果是沿 运动方向靠前的事件先发生。 2.长度的相对性(尺缩效应) 沿杆方向与杆有相对运动的观察者所测得的杆的长度l比与杆相
能量
其中E0=m0c2为物体相对于参考系静止时的能量。 (2)物体的能量变化ΔE与质量变化
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专题一 专题二
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专题突破
【例2】 太阳在不断地向外辐射能量,因而其质量也在不断地减 小。若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026 J,试计算太阳在1 s内失 去的质量。估算太阳在5 000年内总共减少了多少质量,并与太阳 的总质量2×1030 kg相比较。
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对静止的观察者所测得的长度l0要小,具体关系为
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专题一 专题二
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专题突破
3.时间的相对性(时间延缓效应) 在某运动的惯性系中发生了两个事件,在某参考系(例如地面)中 的观察者认为两个事件时间间隔Δt,比相对该参考系运动的惯性系( 例如飞船中)中观察者认为两个事件发生的时间间隔Δτ要长。具
人教版高中物理选修3-4：第十四章-第十五章《电磁波》《相对论简介》章末测试.docx
高中物理学习材料唐玲收集整理《电磁波》《相对论简介》章末测试说明：本测试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，考试时间90分钟，满分100分．第Ⅰ卷(选择题)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分．每小题至少有一个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)1．在电视发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号，这一过程完成了( )A．电、光转化B．光、电转化C．光、电、光转化D．电、光、电转化答案 B2．太阳表面温度约为6000 k，主要发出可见光；人体温度约为310 k，主要发出红外线；宇宙间的温度约为 3 k，所发出的辐射称为“3 k背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热．若要进行“3 k背景辐射”的观测，应选择下列哪一个波段( ) A．无线电波B．紫外线C．X射线D．γ射线解析由题意可知物体的温度越高，辐射电磁波的波长越短，频率越高，所以“3 k背景辐射”的电磁波应比人体辐射的电磁波的频率还低，即无线电波．答案 A3．为了体现高考的公平、公正，很多地方高考时在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连结，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络无信号、无服务系统等现象．由以上信息可知( )A．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了B．电磁波必须在介质中才能传播C．手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的解析电磁波在空间的存在，不会因手机信号屏蔽器而消失，故A错．电磁波可以在真空中传播，B错．由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故C错误、D正确．答案 D4．如图所示为LC振荡电路在电磁振荡中电容器极板间电压随时间变化的U—t图象( )A．t1～t2时间内，电路中电流不断变大B．t2～t3时间内，电场能越来越小C．t3时刻，磁场能为零D．t3时刻，电流方向要改变解析在LC振荡电路中当电容器极板上电压减小的过程，就是电场能减小的过程，就是电流增大的过程，电场能最小时，磁场能就最大，t1～t2时间内电势差不断增大，电流不断减小，故A选项错误；t3时刻电势差为零，电流最大，磁场能最大，故C选项错误；t3～t4时间内电容器从放电到充电的过程电流方向不变，故D选项错误．答案 B5．(多选题)近年来高速发展的PDP(Plasma Display Panel)等离子显示屏，可以制造出大屏幕悬挂式彩色电视机，使电视机屏幕尺寸更大，图像更清晰，色彩更鲜艳，而本身的厚度只有8 cm左右．等离子显示屏PDP是一种以等离子管作为发光元件，并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕．每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体，管的两端各有一个电极，在两个电极间加上高电压后，封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线，它激发显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光．每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化的组合，便形成了各种灰度和色彩的图像，则( )A．等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的外层电子受到激发而发光B．等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的内层电子受到激发而发光C．该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的荧光效应D．该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的化学作用解析根据紫外线的产生机理、特点及应用可知是某种看不见的射线使荧光粉发光，看不见的射线应是紫外线，使荧光粉发光，这是紫外线的荧光效应．紫外线作为电磁波家族中的一员，它的产生机理与可见光和红外线的产生机理是相同的，都是原子的外层电子受到激发后产生的，所以正确的选项是A、C.答案AC6．发射电视信号时通常采用波长较短的米波，在高楼密集的城市楼群中，电视机上经常出现重影，当电视天线接收到强信号后，接着又接收到弱信号，屏幕上出现强弱交替的影像，这是由于( ) A．电磁波的干涉B．电磁波的衍射C．电磁波的反射D．电磁波的折射解析直接接收的是强信号，经反射后再由天线接收到弱信号，故出现重影．答案 C7．如图所示，LC 回路中振荡周期为2 s ，通过P 点的电流按正弦规律变化，且把通过P 点向右流动的电流方向规定为正方向，从电容器上极板带正电，且电荷量最大开始计时，那么( )A ．0.5～1 s 内，电容器C 在放电B ．0.5～1 s 内，C 上极板带正电C ．1～1.5 s 内，Q 点比P 点电势高D ．1～1.5 s 内，磁场能正转化为电场能解析 当电容器上极板带正电，而且最大开始，电容器开始放电，经过14周期放电完毕，即0～0.5 s 放电，0.5～1.0 s 电容器充电，1.0～1.5 s 电容器反向放电，1.5～2.0 s 电容器充电，1.0～1.5 s 电容器下极板带正电，Q 点比P 点电势高，C 选项正确．答案 C8．下列关于变化的磁场产生电场的说法中正确的是( )A ．在变化的磁场中放一段导体，导体中的自由电荷不会定向移动B ．在变化的磁场中放一个闭合回路，电路中将会产生感应电流C ．变化的磁场产生电场，电场的电场线不闭合D ．变化的磁场产生电场，这个电场与静电场相同答案 B9．手机A拨手机B时，手机B发出铃声屏上显示A的号码．若将手机A置于一真空玻璃罩中，用手机B拨叫手机A，则( ) A．能听到A发出的铃声，并看到A显示B的号码B．不能听到A发出铃声，但看到A显示B的号码C．能听到A发出铃声，但不能显示号码D．既不能听到A发出铃声，也不能显示号码答案 B10．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，场外有一带正电的粒子(重力不计)静止在某点处，当磁场均匀增强时，该粒子的运动情况是( )A．仍静止在某点处B．将做匀速运动C．将做加速运动D．以上说法均不对解析当磁场增强，将在周围空间产生电场，带正电的粒子在电场力作用下做加速运动，故C选项正确．答案 C第Ⅱ卷(非选择题)二、计算题(本题包括4小题，共50分，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．(10分)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4 s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图①；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图②.问：雷达在何处发现了目标？目标与雷达相距多远？解析(1)雷达朝东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方．(2)d＝ct2＝3×108×2×10－4×102m＝300 km.答案(1)西方(2)300 km12．(12分)在电视节目中，我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？(已知地球的质量为6.0×1024 kg，地球半径为6.4×106 m，万有引力常量为6.67×10－11 N·m2·kg－2)解析主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的．设同步卫星高度为H ，由万有引力定律及卫星做圆周运动的规律可得GMm (R ＋H )2＝m 4π2T 2(R ＋H ) H ＝ 3GMT 24π2－R ＝3.6×107m 则一方讲话，另一方听到对方讲话的最短时间t ＝2H c＝0.24 s. 答案 原因见解析 0.24 s13．(14分)(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103 m/s ，求其静止质量为运动质量的百分之几？(2)星际火箭以0.8c 的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？解析 (1)设冥王星的静止质量为m 0，运动质量为m ，由公式m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可得m 0m ＝m 0m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫4.83×1033.0×1082×100%＝99.9999%.(2)设星际火箭的静止质量为m 0′，运动质量为m ′，则m 0′m ′＝m 0m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫0.8c c 2＝0.6.答案 (1)99.9999% (2)0.6倍14．(14分)太阳在不断地辐射能量，因而其质量不断地减少．若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J ，试计算太阳在一秒内失去的质量．估算5 000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027t 比较之．解析 根据相对论的质能关系式E ＝mc 2，可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即ΔE ＝Δmc 2. 由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其每秒内失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4×1026(3×108)2kg ＝49×1010 kg 5 000年内太阳总共减少的质量为：ΔM ＝5 000×365×12×3 600×49×1010 kg ＝3.504×1020 kg 与总质量的比值为：P ＝ΔM M ＝3.504×10202×1027×103＝1.752×10－10 这个比值是十分微小的．答案 49×1010kg 3.504×1020kg 1.752×10－10，消耗的质量可以忽略。
人教版高中物理选修3-4第十五章 相对论简介单元检测.docx
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）物理人教3-4第十五章相对论简介单元检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分)1．下列服从经典力学规律的是()A．自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B．发射导弹、人造卫星、宇宙飞船C．物体运动的速率接近于真空中的光速D．能量的不连续现象2．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是()A．牛顿发现了万有引力定律B．洛伦兹发现了电磁感应定律C．光电效应证实了光的波动性D．相对论的创立表明经典力学已不再适用3．经典力学的局限性有()A．经典力学没有局限性B．经典力学的应用受到物体运动速率的限制，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了C．经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象D．经典力学的时间和空间分离的观点不对4．下列说法正确的是()A．在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界C．相对论的出现否定了经典力学理论D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型5．如果宇航员驾驶一艘飞船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．你的质量在减少B．你的心脏跳动在慢下来C．你永远不能由自身的变化知道你是否在运动D．你在变大6．一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向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是()A．如果向东跳得最远，则船向东行驶B．如果向东跳得最近，则船向东行驶C．他向各个方向跳的最大距离相同，但不能由此判断船行方向D．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向7．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．0.98．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．时钟变慢D．质量不变是物体的固有属性，与运动状态无关9．下列说法中正确的是()A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向红端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越慢D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的10．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′。
人教版选修3-4第十五章相对论简介单元测试题含答案解析
人教版选修3－4第十五章相对论简介单元测试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列选项是物理学中的理想化模型的有（）A．平行四边形定则B．电动势C．点电荷D．光电效应2．下列物理量中全部是矢量的是( )A．位移、速度、平均速度、时间B．速度、路程、平均速度、速率C．位移、速度、加速度、瞬时速度D．速度、加速度、路程、平均速率3．在电场中某点，当放入正电荷时，受到的静电力方向向右；当放入负电荷时，受到的静电力方向向左，则下列说法中正确的是（）A．当放入正电荷时，该点场强方向向右；当放入负电荷时，该点的场强方向向左B．该点的场强方向向右C．该点的场强方向向左D．该点场强方向可能向右，也可能向左4．下列说法中正确的是( )A．条形磁铁的磁感线总是从磁铁的N极出发，终止于磁铁的S极B．只受电场力的作用，带电粒子在电场中也可以做匀速圆周运动C．运动的带电粒子进入磁场一定会受到磁场力的作用D．通电直导线在磁场某处所受安培力的方向即为该点磁场的方向5．在行驶汽车上的乘客，看到道路两旁的树木不断向后退，这是因为乘客选择的参考系是（）A．所乘坐的汽车B．地面上的建筑物C．道路旁的树木D．路边站着的人6．下列运动的研究对象中，能看成质点的是（）A．研究跳水运动员入水时减小水花的方法B．研究10 000米长跑时运动员的速度C．研究火车进站时的速度和停靠位置D．研究体操运动员的优美舞姿7．下列各选项中，不属于狭义相对论内容的是（）A．光子的能量与光的频率成正比B．物体的质量随着其运动速度的增大而增大C．在不同的惯性参考系中，时间间隔具有相对性D．在不同的惯性参考系中，长度具有相对性8．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．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0l，不管杆如何运动，杆的长度均小于0lD．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9．爱因斯坦是近代最著名的物理学家之一，曾提出许多重要理论，为物理学的发展做出过卓越贡献，下列选项中不是他提出的理论是（）A．物质波理论B．相对性原理C．光速不变原理D．质能关系式10．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（）A．边长为3m的正方形B．长为3m、高为1.8m的长方形C．长为5m、高为1.8m的长方形D．长轴为3m、短轴为1.8m的椭圆形11．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为()A．1.7c B．0.1cC．0.99c D．无法确定12．以下有关波动和相对论内容的若干叙述正确的是()A．单摆的摆球振动到平衡位置时，所受的合外力为零B．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C．波在传播的过程中，介质质点将沿波传播的方向做匀速运动D．两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化13．如图所示，惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速的匀速飞行器上测得该正方形的图像是（）A．B．C．D．14．某物体的速度使其质量增加10%，则此物体在其运动方向上缩短了( )A．10% B．90%C．10/11 D．1/1115．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宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了16．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h．若将小球A换为质量为3m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g，不计空气阻力) ()A BC D17．在地面上以速率v 1竖直向上抛出一个物体，物体落地时的速率为v 2，若物体所受空气阻力的大小与其速率成正比，则物体在空中运动的时间( )A ．12v v t g +=B ．122v v t g -=C ．12v v t g +<D ．12v v t g-< 18．如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA 固定不动，绳OB 在竖直面内转动，物块保持静止。
高中物理人教版选修34第15章《相对论简介》课件+强化作业+章末小结(6份)第15章 第1、2节
第十五章 第一、二节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．关于狭义相对论的说法，不正确的是( )A ．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B ．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c ，与光源的运动无关C ．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D ．狭义相对论任何情况下都适用 答案：D解析：狭义相对论适用于惯性系之间的时空理论。
2．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 ．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l 0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l 0D ．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。
3．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 ．0.9c答案：C解析：由Δt ′＝Δt1－⎝⎛⎭⎫vc 2得，3＝51－⎝⎛⎭⎫vc 2，解得v ＝0.8c 。
4．A 、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且v A >v B ，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是( )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大 B ．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 答案：BD 解析：由l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫vc 2(其中l 0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，选项B 正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同。
人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介基础知识梳理
第十五章 相对论简介
15. 1 相对论的诞生 一、经典的相对性原理 1.惯性系与非惯性系 (1)惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫惯性系。
地面参考系是惯性系,相对于它做匀速运动的汽车、轮船作为参考系也是惯性系。 (2)非惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中不成立,这个参考系就叫非惯性系。
在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。 2.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,光速与光源观察者间的相对运 动没有关系。在两个假设的基础上爱因斯坦建立了一套完整的理论——狭义相对论 四、对光速不变原理的理解 1.真空中的光速不变
真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与光源、观察者间的相对 运动没有关系。 2.“超光速”不存在
这是爱因斯坦在前人的实验基础上提出的假设,这个假设是狭义相对论的基础. 之所以称为假设,是因为它只根据迈克耳孙一莫雷实验有限的几次实验提出的,还没 有经过数学的逻辑推理在大量的结论跟事实相符后,就成为狭义相对论原理。
第十五章 相对论简介
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知识像烛光，能照亮一个人，也能照亮无数的人。--培根 15.2 时间和空间的相对性
车上的观察者认为：闪光从光源到前壁和后壁的距离相等,根据光速不变原理,闪 光同时到达前后两壁;车下的观察者认为：闪光从光源到后壁的距离比到前壁的距离 短，根据光速不变原理,闪光先到达后壁,后到达前壁。
二、长度的相对性 1.两种观点对“长度”的认识 (1)经典的时空观: 一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同。 (2)相对论的时空观: “长度”也具有相对性,一条沿自身长度方向运动的杆,其长度 总比静止时的长度小,但在垂直于运动方向上,杆的长度没有变化。 2.狭义相对论的长度变换公式
高中物理 第十五章 相对论简介 章末总结课件 新人教版选修34
解电所子析以相E′电对＝子论经动能典12×力E0k学＝.99的2 动m10能－≈c2Evc8－2′2.05＝×m0121c02m，－02v. 2，
Ek
1－10.992－1
答案 8.05×10－2
三、相对论速度变换公式
相对论速度变换公式：设车对地面的速度为v，人对车 的速度为u′，车上人相对于地面的速度为u，则u＝
公式Δt＝ Δτ
1－vc2
相 对 论 简
狭
义 相 对
几个重 要结论
相对论速度变换公式u＝
u′＋v 1＋u′c2 v
介论
相对论质量关系式m＝
m0 1－vc 2
爱因斯坦质能方程E＝ mc2
广义相对性原理：在任何参考系中，物
两个基 理规律都是相同的
相 对
广 义
本原理 等效原理：一个均匀的引力场与一个做
论相
Δτ ，长度的 1－vc 2
一、时间和空间的相对性
例1 在实验室中测得以速度0.8c运动的π介子的平均寿 命为4×10－8秒，与π介子一起运动的观察者认为π介子 的平均寿命是多少？ 解析 在相对于π介子运动的实验室中测得π介子的平 均寿命为Δt，则相对于π介子静止的观察者测得π介子 的平均寿命为
一、时间和空间的相对性
三、相对论速度变换公式
(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开 航线，以避免与彗星相撞？ 解析 把t0＝t0′＝0时的飞船状态视为一个事件， 把飞船与彗星相撞视为第二个事件.这两个事件都发 生在S′系中的同一地点(即飞船上)，地球上的观察 者测得这两个事件的时间间隔Δt＝5 s，根据时间间
匀加速运动的参考系等价
简对 介论
物体的引力使光线弯曲
几个结论 引力场的存在使得空间不同位置的时间
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.。
高中物理 第十五章 相对论简介 3 狭义相对论的其他结论 4 广义相对论简介学案 新人教版选修3-4
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3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介1．相对论速度变换公式(1)以高速火车为例，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对于火车运动，那么这个人相对地面的速度u＝错误!。
（2）光速是速度的极限,任何物体的机械运动既不能达到更不能超过光速。
【例1】如图所示，地球上一观察者，看见一飞船A以速度2。
5×108m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2。
0×108 m/s跟随A飞行。
求：（1）A上的乘客看到B的相对速度;（2)B上的乘客看到A的相对速度。
解析：（1）A上的乘客看到B的相对速度，即B相对运动参考系A的速度u′，由题意知A 相对静止参考系(观察者）的速度v＝v A＝2。
5×108 m/s，B相对静止参考系的速度u＝v B＝2.0×108 m/s，由相对论速度变换公式u＝错误!可得2.0×108 m/s＝错误!，解上式得u′＝－1.125×108 m/s，即A上的乘客看到B以1.125×108 m/s的速度沿飞船A运动的反方向运动.（2)根据运动的相对性可知,B上的乘客看到A以1。
人教版高中物理选修3-4精品课件 第十五章 3 狭义相对论的其他结论 4 广义相对论简介
4
狭义相对论的其他结论
广义相对论简介
-1-
学习目标
1.知道相对论速度变换公式
2.知道相对论质能关系
3.初步了解广义相对论的几
个主要观点及主要观测证
据
4.关注宇宙学研究的新进展
思维导图
课前篇自主预习
读一读·思一思
辨一辨·议一议
一、狭义相对论的其他结论
阅读教材第105、106页,了解狭义相对论的几个其他结论。
)
解析:经典的速度合成公式和相对论速度变换公式是不同的,在
物体运动的速度和光速为一个数量级时,应该按照相对论速度变换
公式求解。
答案:×
课前篇自主预习
读一读·思一思
辨一辨·议一议
2.探究讨论。
如果某一回旋加速器能够把电子的速度增加到0.98c,那么此时电
子的质量是静止时的几倍?
当回旋加速器把粒子加速到一定速度时,粒子在回旋加速器中就
'+
',代入数据得到
1+ 2
u=0.93c。即
从你的角度出发,看到小蝴蝶的速度是 0.93c,而不是 1.3c。
答案:0.93c
不积跬步，无以至
千里；
不积小流，无以成
江海！
)
A.质量的变化引起粒子在磁场中运动周期的变化
B.人为地进行调整,怕速度超过光速
C.由于回旋加速器的D形盒的半径太小,所以粒子要离开磁场了
D.以上猜想都不对
解析:物体的质量在低速情况下和静止质量相差不多,但是当物体
速度逐渐增大,速度对质量的影响将会越来越大,从而改变了粒子
在磁场中的运行周期。
答案:A
上的观察者测得该乘客的速度是0.9c+0.5c=1.4c吗?
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第15章相对论简介
(高考体验)
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.(2010·北京理综)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
解析:由爱因斯坦狭义相对论基本假设可知选项A正确。
答案:A
2.(2011·江苏单科)
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.同时被照亮先被照亮
先被照亮 D.无法判断
解析:由“同时”的相对性可知,列车上的观察者观察到光信号先到达C,选项C正确。
答案:C
3.(2014·四川理综)电磁波已广泛运用于很多领域。
下列关于电磁波的说法符合实际的是()
A.电磁波不能产生衍射现象
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
解析:任何波都有衍射现象,选项A错误;遥控器发射红外线脉冲信号遥控电视机,选项B错误;根据多普勒效应可以测出天体运动速度,选项C正确;光在一切惯性系中的速度是不变的,选项D错误。
答案:C
4.导学号(2015·山东聊城高二检测)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象是()
解析:由相对论知识可知,沿运动方向,物体的长度将变短,而其他方向物体长度不会发生变化,因此,选项C正确,A、B、D错误。
答案:C
5.(2010·北京理综)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:由质能方程ΔE=Δmc2计算得Δm=kg≈4×109 kg,选项D正确。
答案:D
6.在地面上观测一个物体,由于物体以一定的速度运动,发现该物体质量比静止时的质量增加了10%,则该物体相对于静止时的尺度在运动方向上缩短了()
% % % 解析:设物体的静止质量与静止长度分别为m0、l0,运动质量与运动长度分别为m、l,由题意知≈10%,则有,而m=
又因为l=l0,所以有,
所以=1-=1-≈%。
答案:D
7.(2009·江苏单科)如图甲所示,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,则壮壮观测到该光束的传播速度为
()
A.0.4c
B.0.5c
C.0.9c
D.1.0c
解析:根据爱因斯坦狭义相对论光速不变原理可知。
答案:D
8.导学号(2013·四川理综)迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住,绕恒星“Gliese581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待。
该行星的温度在0 ℃到40 ℃之间、
质量是地球的6倍、直径是地球的倍、公转周期为13个地球日。
“Gliese581”的质量是太阳质
量的倍。
设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体,绕其中心天体做匀速圆周运动,则()
A.在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B.如果人到了该行星,其体重是地球上的2倍
C.该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍
D.由于该行星公转速率比地球大,地球上的米尺如果被带上该行星,其长度一定会变短
解析:在地球上发射卫星的第一宇宙速度v=,在该行星上发射卫星的第一宇宙速度v'==2v,A错;由
于星球表面的重力等于万有引力,地球表面mg=,该行星表面mg'=,两式相比得,该行星上同一物体
的重力是地球上的倍,B正确;由mR得,,所以该行星离恒星的距离和地球离恒星的距离之比为,C错;若米尺与运动方向垂直时,米尺的长度不变,D错。
答案:B
二、填空题(本题共2小题,每小题8分,共16分)
9.(2013·江苏单科)如图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v接近光速c)。
地面上测得它们相距为L,则A测得两飞船间的距离(选填“大于”“等于”或“小于”)L。
当B向A发出一光信号,A测得该信号的速度为。
解析:根据爱因斯坦的相对论可知,相对静止时测得的距离大于相对运动时测得的距离;根据光速不变原理,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,所以A测得该信号的速度仍为c。
答案:大于c(或光速)
10.当两个电子沿着相反的方向飞离一个放射性样品时,每个电子相对于样品的速度为0.67c,两个电子的相对速度为。
解析:若样品看做O系,其中一个电子看做O'系,则该电子相对O系的速度v=0.67c,另一电子相对O 系的速度u=-0.67c,该电子相对O'系的速度为u',根据相对论的速度变换公式u=得-0.67c=,由此得u'=-0.92c,即两个电子的相对速度为0.92c。
答案:0.92c
三、计算题(本题共3小题,共36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。
有数值计算的,答案中应明确写出数值和单位)
11.(12分)一物体静止时质量为m,当分别以v1=7.8 km/s和v2=0.8c的速度飞行时,质量分别为多少?
解析:速度为7.8 km/s时,质量m1=≈m0=m。
速度为0.8c时,质量设为m2,有m2=m0=m。
答案:m m
12.(12分)把一个静止质量为m0的粒子,加速到v=0.6c(c为真空中的光速)需要做的功为多大?
解析:由爱因斯坦质能方程知,粒子静止时的能量
E0=m0c2,以速度v运动时的能量E=mc2
粒子以速度v运动时粒子的质量m=
得m=1.25m0
E k=E-E0=mc2-m0c2=0.25m0c2
由动能定理可知W=E k=0.25m0c2。
答案:0.25m0c2
13.导学号(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。
解析:设电子静止质量为m0,电子在0.6c时的质量为
m1==1.25m0
电子在0.8c时的质量为
m2==1.7m0
和试验数据比较吻合的很好。
答案:1.25m01.7m0
和试验数据比较吻合的很好。