2019高中物理 階段質(zhì)量檢測五 相對論簡介（含解析）新人教版選修3-4.doc

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相對論簡介 (時間：60分鐘；滿分：100分) 一、單項選擇題(本題共5個小題，每小題6分，共30分) 1．有兩個慣性參考系1和2，彼此相對做勻速直線運動，下列敘述正確的是(　　) A．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變慢了 B．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變快了 C．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變快了 D．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變慢了 2．回旋加速器給帶電粒子加速時，不能把粒子的速度無限制地增大，其原因是(　　) A．加速器功率有限，不能提供足夠大的能量 B．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生磁感應強度足夠大的磁場 C．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生電場強度足夠大的電場 D．速度增大使粒子質(zhì)量增大，粒子運行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速 3．用相對論的觀點判斷下列說法不正確的是(　　) A．時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變 B．在地面上的人看來，以 10 km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的 C．在地面上的人看來，以10 km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些 D．當物體運動的速度v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計 4．(2016常州高二檢測)有三只完全相同的時鐘，時鐘A放在高速行駛的火車上(火車時速200 km/h)，時鐘B放在高速旋轉(zhuǎn)的圓盤邊緣，隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，其向心加速度約為2 000g，時鐘C放在中子星附近。關于這三只鐘的變慢情況，下列說法正確的是(　　) A．三只鐘均明顯變慢 B．時鐘B和時鐘C明顯變慢，時鐘A的變化不明顯 C．三只鐘的快慢都一樣 D．時鐘A和時鐘B沒有受到強引力作用，都不變慢 5．屬于狹義相對論基本假設的是：在不同的慣性系中(　　) A．真空中光速不變 B．時間間隔具有相對性 C．物體的質(zhì)量不變 D．物體的能量與質(zhì)量成正比 二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分) 6．邁克耳孫－莫雷實驗說明了以下哪些結(jié)論(　　) A．以太不存在 B．光速的合成滿足經(jīng)典力學法則 C．光速不變 D．光速是相對的，與參考系的選取有關 7．設某人在速度為0.5c的飛船上，打開一個光源，則下列說法正確的是(　　) A．飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5c B．飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5c C．在垂直飛船前進方向的地面上的觀察者看到這一光速是c D．在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c 8．一個物體靜止時質(zhì)量為m0，能量為E0，速度為v時，質(zhì)量為m，能量為E，動能為Ek，下列說法正確的是(　　) A．物體速度為v時能量E＝mc2 B．物體速度為v時動能Ek＝mc2 C．物體速度為v時動能Ek＝mv2 D．物體速度為v時動能Ek＝(m－m0)c2 三、非選擇題(本題共4小題，共52分) 9．(10分)一觀察者測得運動著的米尺為0.5 m長，求此米尺以多大的速度移動。 10．(12分)一核彈含20 kg的钚，爆炸后生成的靜止質(zhì)量比原來小。求爆炸中釋放的能量。 11．(14分)長度測量與被測物體相對于觀察者的運動有關，物體在運動方向上長度縮短。一艘宇宙飛船的船身長度為L0＝90 m，相對地面以v＝0.8c的速度從一觀測站的上空飛過。光速c＝3108 m/s。 (1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？ (2)飛船上的宇航員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？ 12．(16分)如果將電子由靜止加速到速率為0.10c，需對它做多少功？如果將電子由速率為0.80c加速到0.90c，又需對它做多少功？已知電子靜止質(zhì)量m＝9.110－31 kg，光速c＝3108 m/s。 答 案 1．解析：選D　時間延緩效應與相對運動的方向無關，靜止參考系的時間是固有時間，v為相對運動速度，由Δt＝ ＞Δτ可知，在相對某參考系運動的參考系看來，原參考系中的時間變長了，運動就變慢了，D正確。 2．解析：選D　回旋加速器帶電粒子運動的周期為T＝，當粒子速度比較小時，可以認為其質(zhì)量是不變的，那么其周期也不變。但當粒子的速度很大，接近光速時，其質(zhì)量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯變化，粒子運行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速，故D正確。 3．解析：選A　按照相對論的觀點，時間和空間都是相對的，A錯誤；由Δt＝可知，運動的時鐘變慢了，但飛船的鐘相對觀察者靜止，時鐘準確，B正確；由l＝l0 可知，地面上的人看飛船和飛船上的人看地面上的人都沿運動方向長度減小，C正確；當v ?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計，故D也正確。 4．解析：選B　火車的速度相對光速而言很小，時鐘變慢不明顯，故A錯誤；B鐘有很大的加速度，C鐘受強引力作用，都明顯變慢，故B正確，C、D錯誤。 5．解析：選A　狹義相對論的基本假設是：一切物理規(guī)律在不同的慣性參考系中都是相同的，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，所以選項A正確。 6．解析：選AC　邁克耳孫－莫雷實驗證明了光速不變的原理，同時也說明以太作為光速的參考系是不存在的。 7．解析：選CD　根據(jù)光速不變原理可知，C、D正確。 8．解析：選AD　物體具有的與質(zhì)量對應的能量稱為質(zhì)能，E＝mc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對應的關系，物體吸收或放出能量，則對應的質(zhì)量會增加或減少，A、D正確，B、C錯誤。 9．解析：以觀察者為一參考系測得的長度為l，以米尺為另一參考系，測得米尺的長度為l′， 根據(jù)公式l＝l′， 可得：v＝c c＝3.0108 m/s，l′＝1 m，l＝0.5 m 所以：v＝0.866c＝2.60108 m/s。 答案：2.60108 m/s 10．解析：由愛因斯坦質(zhì)能關系可得釋放的能量。 爆炸前后質(zhì)量變化：Δm＝20 kg＝0.002 kg 釋放的能量為：ΔE＝Δmc2＝0.002(3108)2 J＝1.81014 J。 答案：1.81014 J 11．解析：(1)觀測站測得船身的長度為 L＝L0＝90 m＝54 m 觀測站測得飛船通過觀測站的時間間隔為 Δt＝＝ s＝2.2510－7 s (2)飛船上的宇航員測得飛船船身通過觀測站的時間間隔為 Δt＝＝ s＝3.7510－7 s 答案：(1)2.2510－7 s　(2)3.7510－7 s 12．解析：由相對論的動能表達式和質(zhì)速關系可得，當電子速率從v1增加到v2時，電子動能的增量為 ΔEk＝Ek2－Ek1 ＝(m2c2－m0c2)－(m1c2－m0c2) ＝(m2－m1)c2 ＝m0c2 根據(jù)動能定理，當v1＝0，v2＝0.10c時，外力所做的功為 W＝ΔEk≈4.110－16 J 當v1＝0.80c，v2＝0.90c時，外力所做的功為 W′＝ΔE′k≈5.110－14 J 答案：4.110－16 J　5.110－14 J