最新人教版高中物理选修3-4第十五章《相对论简介过关检测附答案》

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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和详细解析

绝密★启用前2020年秋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共100分，考试时间120分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.如图所示，鸡蛋和乒乓球都静止在地面上，关于二者所具有的能量关系，下列说法中正确的是()A．鸡蛋大B．乒乓球大C．一样大D．无法进行比较2.如图，假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是()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3.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.经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，这里的“高速”是指()A．声音在空气中的传播速度B．第一宇宙速度C．高铁列车允许行驶的最大速度D．接近真空中光的传播速度6.下列说法正确的是()A．开普勒发现了万有引力定律B．牛顿测定了万有引力常量C．爱因斯坦建立了狭义相对论D．物体高速(接近光速)运动时，其长度与运动状态无关7.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8.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、质量相互转化的理论9.经典力学规律不适用于()A．子弹的飞行B．飞船绕地球的运行C．列车的运行D．粒子以接近光速运动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)以下物理学知识的相关叙述中，正确的是()A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理D．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜12.(多选)在一列相对于地面速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度叠加公式，下列说法正确的()A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车的速度之和B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车的速度之和C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速13.(多选)下列说法中正确的是()A．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理B．在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿定律仅适用于惯性参考系C．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理D．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理14.(多选)对于公式m＝，下列说法中正确的是()A．公式中的m0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＞m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，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，质量的变化不能引起我们的感觉，所以在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.一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)16.在地面上有一长为100 m的跑道，运动员从起点跑到终点，用时为10 s，现在以0.8c速度沿跑道向前飞行的飞船中观察跑道有多长？17.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？18.电子的静止质量为m0＝9.11×10－31kg.试分别用焦耳和电子伏为单位来表示电子的静质能．答案解析1.【答案】A【解析】物体所具有的能量和其质量有关，根据质能方程，质量越大，所具有的能量越大，所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量．2.【答案】D【解析】如果观察者是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全在管子内部．然而当观察者和梭镖一起运动时，观察者看到的管子就缩短了，所以在某些位置，观察者可以看到梭镖两端都伸出管子．则D正确，A、B、C错误．3.【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.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】D【解析】相对论的创始人是爱因斯坦，据相对论理论，时间、空间与物体的运动速度有关，如：相对质量公式为：m＝，m0是物体静止时的质量，m是物体运动时的质量，v是物体运动的速度，c是光速．所以这里的“高速”应该是指接近真空中光的传播速度，故D正确，A、B、C 错误．故选D.6.【答案】C【解析】牛顿发现了万有引力定律之后，卡文迪许用扭秤实验首先测出了万有引力常量，故A、B 错误；爱因斯坦建立了狭义相对论和广义相对论，故C正确；根据相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都与物体的速度有关，都是相对的，故D错误．故选C.7.【答案】C【解析】A.声波和电磁波都能发生多普勒效应．多普勒效应是波的特有现象，故A错误；B.全息照片利用了激光相干性好的特点，故B错误；C.根据相对论效应，L＝L0知，沿自身长度方向高速运动的杆比静止时短，故C正确；D.光的双逢干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，波长变长，根据条纹间距Δx＝λ可知，干涉条纹间距变宽，故D错误. 故选C.8.【答案】A【解析】爱因斯坦相对论揭示了时间、空间并非绝对不变的属性9.【答案】D【解析】经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运行，经典力学能适用，故A、B、C错误；粒子以接近光速运动，对于微观的情形经典力学不适用，故D正确．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】ABD【解析】A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，A错误；B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B正确；C.交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，C错误；D.为了减少实验误差，测量时间的计时起始位置应为平衡位置，因为摆球经过平衡位置时速度最大，相同的视觉距离误差，引起测量的时间误差最小，故D正确；故选ABD.12.【答案】AD【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正确；由光速不变原理可知D正确，故答案为A、D.13.【答案】AD【解析】A.在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理，故A正确，B错误；C.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理，故C错误，D正确．故选A、D.14.【答案】CD【解析】公式中的m0是物体静止时的质量，选项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，选项C、D正确，A、B错误．15.【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.16.【答案】60 m.【解析】设在以0.8c速度沿跑道向前飞行的飞船中观察跑道的长为l′，跑道的原长为l0，根据相对长度的公式：l＝l0＝60 m.17.【答案】10 m80 m【解析】因为长度收缩只发生在运动的方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来高度10 m．设飞船原长为l0，观测到飞船的长度为l，则根据尺缩效应有l＝l0＝100×m＝80 m．所以观测到飞船的高度和长度分别为10 m、80 m.18.【答案】8.2×10－14J0.51 MeV【解析】由质能方程得E0＝m0c2＝9.1×10－31×(3.0×108)2J≈8.2×10－14J＝eV≈0.51 MeV.。

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．。

最新高中物理：选修3-4人教版第15章相对论简介单元综合试题及答案3

第十五章相对论简介章末综合检测(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60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．首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是( )A ．牛顿、法拉第B ．焦耳、奥斯特C ．爱因斯坦、普朗克D ．麦克斯韦、赫兹答案：D2．关于电磁波的应用，下列说法符合实际的是( )A ．医院里常用X 射线对病房和手术室进行消毒B ．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒C ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力答案：BD 3.图15－1如图15－1所示为LC 回路中电流随时间变化的图象，规定回路中顺时针电流方向为正．在t ＝34T 时，对应的电路是图15－2中的( )图15－2 答案：B4．“红外夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为( )A ．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B ．一切物体均在不停地辐射红外线C ．一切高温物体均在不停地辐射红外线D ．“红外夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线解析：选B.所有物体都发射红外线，因而红外夜视仪可以看清黑暗中的物体．5．(2011年苏州高二检测)关于时间间隔的相对性，火车在高速前进时，下列说法中正确的是( )A ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得快一些B ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得慢一些C ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得快一些D ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得慢一些答案：BD6．一个物体静止时质量为m 0，能量为E 0；速度为v 时，质量为m ，能量为E ，动能为E k ，下列说法正确的是( )A ．物体速度为v 时能量E ＝mc 2B ．物体速度为v 时动能E k ＝12mc 2 C ．物体速度为v 时动能E k ＝12m v 2 D ．物体速度为v 时动能E k ＝(m －m 0)c 2解析：选AD.根据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E 0表示物体静止时的能量，m 0表示物体静止时的质量，如果速度为v 时的质量为m ，则速度为v 时物体的能量为mc 2，则此时物体的动能为E k ＝mc 2－m 0c 2，故选项A 、D 正确，B 、C 错误．7．根据爱因斯坦质能方程，以下说法错误的是( )A ．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B ．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C ．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D ．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大解析：选C.根据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误．若地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将不断增大，D 正确．8.图15－3如图15－3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 时钟走得最快解析：选C.A 、B 、C 在同一转盘上，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 ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2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．9.图15－4如图15－4所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A ．内部也是漆黑一片，没有任何光B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C ．内部应该是很亮的D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去答案：BCD10．一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 ．都不增加解析：选B.物体质量的增大只发生在给它不断输入能量而使速度增大的时候，水平速度的增大是由本身提供能量，则物体质量不增加，即m ＝m 0/1－⎝⎛⎭⎫v c 2与E ＝mc 2是统一的，故B 正确，A 、C 、D 错误．11．一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.12．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 ＝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．二、计算题(本题共4小题，共40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．(10分)某雷达站发射的电磁波频率与发射器中LC 振荡电路的频率相等，在该发射器的LC 振荡电路中，线圈的电感L 可以从0.4 mH 变到0.01 H ，电容器的电容C 可以从0.36 pF 变到1 μF ，那么，振荡电路的最大频率和最小频率各为多少？解析：频率最大时，电容和电感都应最小，则：f max ＝12πL 1C 1＝12π0.4×10－3×0.36×10－12Hz ＝1.3×107 Hz频率最小时，电容和电感都应最大，则f min ＝12πL 2C 2＝12π0.01×1×10－6Hz ＝1.6×103 Hz. 答案：1.3×107 Hz 1.6×103 Hz14.图15－5(10分)如图15－5所示振荡电路中，线圈自感系数L ＝0.5 H ，电容器电容C ＝2 μF.现使电容器带电，从接通开关S 时刻算起：(1)当t ＝3.0×10－2 s 时，电路中电流方向如何？(2)经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？解析：(1)LC 回路振荡的周期：T ＝2πLC ＝2π0.5×2×10－6 s ＝6.28×10－3 s当t ＝3.0×10－2 s 时，t ＝4.78T ，即434T <t <5T ，此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流顺时针．(2)当接通开关S 时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时t ＝T 4＝1.57×10－3 s. 答案：(1)顺时针 (2)1.57×10－3 s15．(10分)静止的μ子的寿命约为t 0＝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．解析：以地球为参考系，μ子的寿命为：t ＝t 01－v 2c2＝31.6×10－6s 所以x ＝v ·t ＝9.46 km ＞8 km此μ子有可能到达地面．答案：见解析16．(10分)如果将电子由静止加速到速率为0.10c ，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c 加速到0.90c ，又需对它做多少功？解析：由相对论的动能表达式和质速关系可得当电子速率从v 1增加到v 2时，电子动能的增量为ΔE k ＝E k2－E k1＝(m 2c 2－m 0c 2)－(m 1c 2－m 0c 2)＝m 0c 2(11－v 22c 2－11－v 21c 2)，根据动能定理，当v 1＝0，v 2＝0.10c 时，外力所做的功为W ＝ΔE k ＝2.58×103 eV当v 1＝0.80c ，v 2＝0.90c 时，外力所做的功为W ′＝ΔE k ′＝3.21×105 eV .答案：2.58×103 eV 3.21×105 eV。

人教版选修3-4 第十五章相对论简介单元检测 word版含解析答案

人教版选修3-4 第十五章相对论简介单元检测(满分:100分;时间:90分钟)一、选择题(每小题8分,共48分)1.(多选)关于物体的质量,下列说法正确的是()A.在牛顿力学中,物体的质量是保持不变的B.在牛顿力学中,物体的质量随物体的速度变化而变化C.在相对论力学中,物体静止时的质量最小D.在相对论力学中,物体的质量随物体速度的增大而增大2.如图所示,鸡蛋和乒乓球都静止在地面上,关于二者所具有的能量关系,下列说法中正确的是()A.鸡蛋大B.乒乓球大C.一样大D.无法进行比较3.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,但是飞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长度变小,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瘦一些D.当物体运动的速度v≪c时,时间间隔的相对性和长度的相对性可忽略4.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.这个人又矮又胖B.这个人又高又瘦C.这个人矮但不胖不瘦D.这个人瘦但不高不矮5.一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球,下列说法正确的是()A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c6.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3.8×1026 J,则可算出()A.太阳的质量约为4.2×106 tB.太阳的质量约为8.4×106 tC.太阳的质量每秒减小约为4.2×106 tD.太阳的质量每秒减小约为8.4×106 t二、非选择题(共52分)7.(10分)如图所示,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。

人教版物理【选修3-4】：第15章《相对论简介》第3、4节同步练习及答案

第十五章第三、四节基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1.如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行(如图)，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 ．你永远不能由自身的变化知道你的速度答案：D2．(福州八县一中2018-2019高二下学期期末联考)以下说法正确的是( ) A ．根据爱因斯坦的相对论，我们之前所学的物理知识、规律都是错误的 B ．爱因斯坦提出的质能方程E ＝mc 2，表明任何物体的能量都与其质量成正比 C ．牛顿力学适用于宏观、低速的物体D ．若在一艘正以光速前进的飞船上，沿着前进方向发出一束激光，则在地面上观测这束激光，它的速度将是光速的两倍答案：C3．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 ．1.7cB ．0.1cC ．0.99cD ．无法确定答案：C解析：根据相对论速度变换公式：u ＝u′＋v 1＋u′v c 2，得u ＝0.8c ＋0.9c1＋0.8c×0.9c c2＝0.99c ，故选项C 正确。

4．一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，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答案：C解析：根据广义相对性原理可判C 选项正确。

5．下列说法中正确的是( )A ．物体的引力使光线弯曲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答案：ACD解析：根据广义相对论的几个结论可知，选项A 、C 、D 正确，B 错误。

人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介单元检测

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作物理人教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物理：第15章《相对论简介》章末练案(含答案)

第十五章《相对论简介》章末复习●练案●A组1．下列说法中正确的是( )A．万有引力可以用狭义相对论作出正确的解释B．电磁力可以用狭义相对论作出正确的解释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2．下列说法中正确的是( )A．物质的引力使光线弯曲B．光线弯曲的原因是由于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3．A、B两架飞机沿地面上一只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大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4．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“世界物理年”。

对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是( )A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δm·c2可以计算核反应中释放的核能C．一个中子和一个质子结合成氘核时释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能5．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．0.1 B．0.2C．0.5 D．0.96．在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )A．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的7．1905年，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．若物体能量增大，则它的质量增大B．若物体能量增大，则它的质量减小C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量D．若核反应过程质量增大，则会放出能量8．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．甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大B．甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C．乙看到甲手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大D．乙看到甲手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同B组1.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。

人教版高中物理选修3-4课后习题第十五章 3 狭义相对论的其他结论 4 广义相对论简介

第十五章相对论简介3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介课后篇巩固提升1.如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行(如图),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.你永远不能由自身的变化知道你的速度,可知选项D正确。

2.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B正确。

3.下列问题需要用相对论来进行解释的是( )A.嫦娥三号的运行轨迹的计算B.喷气式飞机的空中运行C.人造太阳的反应过程D.红矮星的演变过程;C选项中的过程属于微观的情况,D选项中的过程属于强引力的情况。

4.广义相对论的两个基本原理是指( )A.光速不变原理B.广义相对性原理C.等效原理D.同时的相对性,故选项B、C正确。

5.下列关于爱因斯坦质能方程的说法,正确的是( )A.只有运动的物体才具有质能,静止的物体没有质能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2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叫作静质量;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。

6.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变化而变化,其原因是( )A.运动中的物体,其质量无法称量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m=0√1-v2c2可知,在宏观物体的运动中,v≪c,所以m变化不大,而不是因质量太大或无法测量。

高中物理第十五章相对论简介过关检测新人教版选修34

物理人教3-4第十五章相对论简介过关检测(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(每小题6分，共48分。

在每小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)1．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24万千米。

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．在地球上接收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．在地球上测得它发出的光的速度是c2．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3．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( )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．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5．下列说法中正确的是( )A．万有引力可以用狭义相对论作出正确的解释B．电磁力可以用狭义相对论作出正确的解释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6．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。

下面的哪种说法是正确的( )A．同样的公式E＝mc2也可以用来计算一个手电筒发出一定能量光时所丢失的质量B．公式E＝mc2适用于核反应堆中的核能，不适用于电池中的化学能C．只适用于计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量D．公式E＝mc2适用于任何类型的能量7．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6 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞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6 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”效果可忽略不计二、填空题(每小题10分，共20分，把答案填在相应的横线上)9．带电π介子静止时的平均寿命是2.6×10－8 s，某加速器射出的带电π介子的速率是2.4×108 m/s，则在实验室中测得这种粒子的平均寿命是________。

高二物理人教版选修3-4第十五章相对论简介单元练习题(含答案)

第十五章相对论简介一、单选题(共10小题,每小题5.0分,共50分)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.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3.关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是()A．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学的和电磁学的)都是不同的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——上海方向高速飞行的飞船上观测，他们也是同时诞生的D．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理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.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． 0.96.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.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8.下列有关相对论的说法中正确的是()A．若物体能量增大，则它的质量减小B．根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都是永恒不变的C．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D．狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的，与光源的运动有关9.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10.下列说法中正确的是()A．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相同的B．拍摄橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一偏振片增加透射光的强度C．在受迫振动中，驱动力的频率总是等于物体的固有频率D．两列波叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域应交替变化二、多选题11.(多选)下列说法中正确的是()A．电磁波不能产生衍射现象B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波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．遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长12.(多选)以下物理学知识的相关叙述中，正确的是()A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理D．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜13.(多选)设某人在以速度为0.5c飞行的飞船上，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c三、计算题14.一枚静止时长为30 m的火箭以3 km/s的速度从观察者的身边掠过．观察者测得火箭的长度应为多少？火箭上的人测得火箭的长度应为多少？如果火箭的速度为光的二分之一呢？15.一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的运动方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．16.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？四、填空题17.下列说法中正确的是________．A．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的频率有关B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关D．在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同E．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点18.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．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.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．21.如果一个人在地面上测量出一根静止杆的长度为L，他将这根杆带到以0.5c速度运动的飞船上，那么他坐在飞船上再测量这根杆的长度，测量值为__________；此时，地面上的人认为这根杆的长度为__________．(可以用根式表示)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】A【解析】A.根据钟慢效应，宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船是在做高速运动，所以地球上的人观察飞船上的时钟变慢了，故A正确；B.宇宙飞船高速经过地球附近时，飞船的人观察飞船是不运动的，所以飞船上的时钟没有变慢，故B错误；C.观察者沿垂直于杆的方向运动时，观察到的杆的长度没有变化，故C错误；D.根据狭义相对论可知，物体的运动速度越大，则质量越大．故D错误．故选A.3.【答案】D【解析】A.根据相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A错误；B.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B错误；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——上海方向高速飞行的飞船上观测，在上海的婴儿先诞生，故C错误；D.狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理，故D正确．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】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．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】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．8.【答案】C【解析】A.根据质能方程E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，能量增加，则质量增加，故A错误；B.根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都随速度的变化而变化，故B错误；C.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，故C正确；D.狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，故D错误，故选C.9.【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．10.【答案】A【解析】A.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；B.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片，运用光的干涉，将反射过滤，以增加拍摄的清晰度，但透射光的强度没有增加，故B错误；C.在受迫振动中，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，才能发生共振现象，不是总是相等的，故C错误；D.两列波相叠加产生干涉现象时，振动方向相同的为振动加强区域，振动方向相反的为减弱区域，它们是相互交替出现，不是交替变化，故D错误．11.【答案】BCD【解析】A.电磁波是横波，波都能发生干涉和衍射现象，故A错误；B.手机用电磁波传递信息，人说话是通过声波传播的，故B正确；C.由于波源与接收者的相对位移的改变，而导致接收频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故C正确；D.红外线波长一定大于X射线波长，故D正确；故选B、C、D.12.【答案】ABD【解析】A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，A错误；B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B正确；C.交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，C错误；D.为了减少实验误差，测量时间的计时起始位置应为平衡位置，因为摆球经过平衡位置时速度最大，相同的视觉距离误差，引起测量的时间误差最小，故D 正确；故选ABD.13.【答案】CD【解析】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．即光在真空中沿任何方向的传播速度也是相同的．故A、B，错误，C、D正确．14.【答案】30m30 m15m【解析】火箭相对于火箭上的人是静止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上测得的火箭长度与静止时相同，为l′＝30 m．如果火箭的速度为v＝3×103m/s，地面观察者测得的火箭长度为l′＝l＝30×m＝30m如果火箭的速度为v＝，地面观察者测得的火箭长度为l′＝l＝30×m＝15m15.【答案】0.817c【解析】已知v＝0.05c，ux′＝0.8c.由相对论速度公式得ux＝＝，代入数据得，ux＝0.817c.16.【答案】10 m80 m【解析】因为长度收缩只发生在运动的方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来高度10 m．设飞船原长为l0，观测到飞船的长度为l，则根据尺缩效应有l＝l0＝100×m＝80 m．所以观测到飞船的高度和长度分别为10 m、80m.17.【答案】BCE【解析】A.简谐运动的物体，其振动能量用振幅来反映，故A错误；B.全息照相的拍摄利用了激光的干涉，可以记录光强、光频、相位，有立体感，故B正确；C.根据狭义相对论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，故C正确；D.在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度是相同的，故D错误；E.医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点，故E正确．故选BCE.18.【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．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】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＝.21.【答案】L L【解析】静止杆的实际长度是不会改变的，故他坐在飞船上再测量这根杆的长度，测量值仍为L，但是在地面上的人看来，根据爱因斯坦相对论效应：高二物理人教版选修3-4第十五章相对论简介单元练习题（含答案）L′＝L ＝L11 / 11。

人教版高中物理选修3-4第十五章《相对论简介》考试测试卷

第十五章《相对论简介》测试卷一、单选题(共15小题)1.一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2.下列说法正确的是()A．经典力学适用于接近光速运动的物体B．经典力学适用于宏观、低速运动的物体C．经典力学能够描述微观粒子的运动规律D．相对论与量子力学的出现，表明经典力学已失去意义3.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.下列有关相对论的说法中正确的是()A．若物体能量增大，则它的质量减小B．根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都是永恒不变的C．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D．狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的，与光源的运动有关5.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． 0.96.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7.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．cB．C．cD．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10.一观察者测得一沿米尺长度方向匀速运动着的米尺的长度为0.6 m．则此米尺的速度为(真空中的光速为3.0×108m/s)()A． 1.2×108m/sB． 1.8×108m/sC． 2.4×108m/sD． 3×108m/s11.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，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14.关于经典力学，下列说法中错误的是()A．经典力学的基础是牛顿运动定律B．经典力学在任何情况下都适用C．当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了D．相对论和量子力学并没有否定经典力学15.为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度()A． 6.0×108m/sB． 3.0×108m/sC． 2.6×108m/sD． 1.5×108m/s二、计算题(共3小题)16.一电子以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m0＝9.1×10－31kg)17.1947年，在用乳胶研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称作介子，质量约为电子质量的273.27倍，它带有一个电子电量的正电荷或负电荷，称作π＋或π－.若参考系中π±介子处于静止状态，它们的平均寿命为Δτ＝2.56×10－8s，若π±介子以0.9c速率运动，求从实验室参考系观测到该粒子的平均寿命．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、简答题(共3小题)19.考虑以下几个问题：(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动时，人看到的光速应是多少？(3)参考系O′相对于参考系O以速度v向左运动时，人看到的光速又是多少？20.一列火车以速度v相对地面运动，如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁如图所示，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁？火车上的人怎样解释自己的测量结果？21.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．答案解析1.【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．2.【答案】B【解析】经典力学使用条件为：宏观、低速，对微观、高速运动不再适用，故A、C错误，B正确；相对论与量子力学的出现，可以补充经典力学的不足，但是不能替代经典力学的地位，故D错误．故选B.3.【答案】D【解析】由相对论的结论可知，D正确．4.【答案】C【解析】A.根据质能方程E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，能量增加，则质量增加，故A错误；B.根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都随速度的变化而变化，故B错误；C.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，故C正确；D.狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，故D错误，故选C.5.【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．6.【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.7.【答案】C【解析】由u＝，可得－c＝，解得u′＝－c，负号说明与v方向相反．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】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．10.【答案】C【解析】根据长度的相对性L＝L0得，v＝0.8c＝2.4×108m/s.故C正确，A、B、D错误．11.【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．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】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．14.【答案】B【解析】A.牛顿运动定律是经典力学的基础，故A正确；B.经典力学适用于宏观、低速、弱引力的情况，不适用高速运动的微观粒子，故B错误；C.根据经典力学适用的范围可知，当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了，故C正确；D.相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，而是进一步完善，故D正确．故选B.15.【答案】C【解析】由相对论质速关系式m＝可得，v＝c＝c＝c＝2.6×108m/s，故选C.16.【答案】(1)5.8×10－13J(2)0.08【解析】(1)电子的总能量为E＝mc2＝·c2，代入数据得E≈5.8×10－13J(2)电子经典力学的动能E′＝m0v2，电子相对论动能E k＝E－E0＝mc2－m0c2，所以≈0.08.17.【答案】5.87×10－8s【解析】由Δt＝代入数据解得Δt＝5.87×10－8s18.【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】(1)c(2)c(3)c【解析】光速不变原理指的是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故三种情况下人看到的光速都是c.20.【答案】先到达前壁．由于地面上的人测得闪光同时到达前后两壁，在光向前后两壁传播的过程中火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近，这个事实对于车上、车下的人都是一样的，在车上的人看来，既然光源离前壁较近，各个方向的光速又都是一样的，当然闪光先到达前壁．火车上的人依据光速不变原理来解释自己的测量结果．【解析】先到达前壁．由于地面上的人测得闪光同时到达前后两壁，在光向前后两壁传播的过程中火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近，这个事实对于车上、车下的人都是一样的，在车上的人看来，既然光源离前壁较近，各个方向的光速又都是一样的，当然闪光先到达前壁．火车上的人依据光速不变原理来解释自己的测量结果．21.【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 m。

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。

人教版物理选修3-4《第15章-相对论简介》单元综合试题及答案【3】

(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60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．首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是( )A ．牛顿、法拉第B ．焦耳、奥斯特C ．爱因斯坦、普朗克D ．麦克斯韦、赫兹答案：D2．关于电磁波的应用，下列说法符合实际的是( )A ．医院里常用X 射线对病房和手术室进行消毒B ．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒C ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力答案：BD 3.图15－1如图15－1所示为LC 回路中电流随时间变化的图象，规定回路中顺时针电流方向为正．在t ＝34T 时，对应的电路是图15－2中的( )答案：B4．“红外夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为( )A ．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B ．一切物体均在不停地辐射红外线C ．一切高温物体均在不停地辐射红外线D ．“红外夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线解析：选B.所有物体都发射红外线，因而红外夜视仪可以看清黑暗中的物体．5．(2019年苏州高二检测)关于时间间隔的相对性，火车在高速前进时，下列说法中正确的是( )A ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得快一些B ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得慢一些C ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得快一些D ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得慢一些答案：BD6．一个物体静止时质量为m 0，能量为E 0；速度为v 时，质量为m ，能量为E ，动能为E k ，下列说法正确的是( )A ．物体速度为v 时能量E ＝mc 2B ．物体速度为v 时动能E k ＝12mc 2 C ．物体速度为v 时动能E k ＝12mv 2 D ．物体速度为v 时动能E k ＝(m －m 0)c 2解析：选AD.根据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E 0表示物体静止时的能量，m 0表示物体静止时的质量，如果速度为v 时的质量为m ，则速度为v 时物体的能量为mc 2，则此时物体的动能为E k ＝mc 2－m 0c 2，故选项A 、D 正确，B 、C 错误．7．根据爱因斯坦质能方程，以下说法错误的是( )A ．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B ．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C ．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D ．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大解析：选C.根据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误．若地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将不断增大，D 正确． 8.图15－3如图15－3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 时钟走得最快解析：选C.A 、B 、C 在同一转盘上，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 ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2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．9.图15－4如图15－4所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A ．内部也是漆黑一片，没有任何光B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C ．内部应该是很亮的D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去答案：BCD10．一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 ．都不增加解析：选B.物体质量的增大只发生在给它不断输入能量而使速度增大的时候，水平速度的增大是由本身提供能量，则物体质量不增加，即m ＝m 0/1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2与E ＝mc 2是统一的，故B 正确，A 、C 、D 错误． 11．一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.12．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 ＝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．二、计算题(本题共4小题，共40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．(10分)某雷达站发射的电磁波频率与发射器中LC 振荡电路的频率相等，在该发射器的LC 振荡电路中，线圈的电感L 可以从0.4 mH 变到0. 01 H ，电容器的电容C 可以从0.36 pF 变到1 μF ，那么，振荡电路的最大频率和最小频率各为多少？解析：频率最大时，电容和电感都应最小，则：f max ＝12πL 1C 1＝12π0.4×10－3×0.36×10－12 Hz ＝1.3×107 Hz 频率最小时，电容和电感都应最大，则f min ＝12πL 2C 2＝12π0.01×1×10－6 Hz ＝1.6×103 Hz. 答案：1.3×107 Hz 1.6×103 Hz14.图15－5(10分)如图15－5所示振荡电路中，线圈自感系数L ＝0.5 H ，电容器电容C ＝2 μF.现使电容器带电，从接通开关S 时刻算起：(1)当t ＝3.0×10－2 s 时，电路中电流方向如何？(2)经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？解析：(1)LC 回路振荡的周期：T ＝2πLC ＝2π0.5×2×10－6 s ＝6.28×10－3 s当t ＝3.0×10－2 s 时，t ＝4.78T ，即434T<t<5T ，此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流顺时针．(2)当接通开关S 时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时 t ＝T 4＝1.57×10－3 s. 答案：(1)顺时针 (2)1.57×10－3 s15．(10分)静止的μ子的寿命约为t 0＝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．解析：以地球为参考系，μ子的寿命为：t ＝t 01－v 2c2＝31. 6×10－6s 所以x ＝v·t＝9.46 km ＞8 km此μ子有可能到达地面．答案：见解析16．(10分)如果将电子由静止加速到速率为0.10c ，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c 加速到0.90c ，又需对它做多少功？。

[最新]人教版物理选修3-4第十五章《相对论简介》综合试卷及答案

最新教学资料·人教版物理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。