人教版高中物理选修第十五单元相对论简介单元测试（一）Word版含答案.docx

此卷只装订不密封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 ‎ ‎2018-2019学年高二下学期第十五单元训练卷 物 理 （一）‎ 注意事项：‎ ‎1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。‎ ‎2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。‎ 一、多选题 ‎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%)c B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c C．在类星体上测得它发出的光的速度是c D．在地球上测得它发出的光的速度是c ‎2．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．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 ‎4．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 二、单选题 ‎5．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 ‎6．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 ‎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 三、填空题 ‎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________。‎ 四、实验题 ‎10．有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示。由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________。在日常生活中，我们无法察觉时钟周期性变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度__________________。若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________________(选填“快”或“慢”)了。 ‎ 五、解答题 ‎11．(1)一列火车以速度v匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢顶上的人看见的情况是什么呢？‎ ‎ (2)远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，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？‎ ‎12．地球上一观察者看见一飞船A以速度2.5×108 m/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。‎ ‎13．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m0，那么此时它的质量为多少？‎ ‎14．如图所示，A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度vB和vC朝同一方向飞行的两枚火箭上，且vB＜vC。地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个时钟走得最快？‎ ‎2018-2019学年高二下学期第十五单元训练卷 物 理（一）答 案 ‎1．CD ‎【解析】根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样．在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c，与光源或观察者的运动无关．所以在类星体上测得它发出的光的速度是c，在地球上上测得它发出的光的速度是c，故CD正确，AB错误。‎ ‎2．ABD ‎【解析】经典力学理论只适用于低速运动的宏观物体，微观粒子、高速运动物体都不适用．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变，在高速运动的时候，相对论告诉我们质量随速度的而变化．‎ 在经典力学中，物体的质量物质的固有属性，不会随运动状态的而改变，A正确；经典力学理论只适用于宏观的、低速运动的物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，B正确；相对论和量子力学并没有否定经典力学理论，经典力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形，C错误；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，D正确．‎ ‎3．BCD ‎【解析】ABD、万有引力与电磁力有很多相似之处，万有引力理论可以纳入广义相对论，不能纳入狭义相对论的框架，故A错误，BD正确；C、狭义相对论是建立在惯性参考系之上的，故C正确。‎ ‎4．AD ‎【解析】公式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，若核反应过程质量减小，能量减小，则会释放能量，该公式可以计算一个手电筒发出一定能量光时所丢失的质量，也可以计算电池中的化学能，故A正确B错误；公式E=mc‎2‎也可计算电池中的化学能损失的质量，适用于任何类型的能量，故C错误D正确．‎ ‎5．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，D正确．‎ ‎6．A ‎【解析】狭义相对论和广义相对论揭示了时空的可变性，使人们能进一步去研究高速运动的物体，A正确．‎ ‎7．A ‎【解析】相对论认为：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，故A正确。由E=mc‎2‎可知，质量与能量相互联系，但质量与能量是两个不同的物理量，不能说质量就是能量，能量就是质量，故B错误；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慢。故C错误；我们发现竖直向上高速运动的球，水平方向上没有变化，竖直方向变短了，故D错误；故选A。‎ ‎8．A ‎【解析】由相对论的观点，时间和空间都是相对的，故A错误；根据时间间隔的相对性Δt=‎Δσ‎1-‎v‎2‎c‎2‎可知，时间延缓效应，因此地面上的人看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，B正确；根据长度的相对性l=‎l‎0‎‎1-‎v‎2‎c‎2‎，可知，在运动方向上长度缩短，故C正确；当低速宏观物体时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，D正确．‎ ‎9．4.33×10－8 s ‎【解析】由得 π介子的平均寿命是 ‎ ‎10．2.5s远小于光速c慢 ‎【解析】根据题图中数据可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c时，对应时钟的频率为0.4 Hz，则周期为2.5 s。日常生活中，我们无法察觉时钟周期性变化现象是因为运动速度远小于光速c。在高速运行状态下，时钟变慢．‎ ‎11．(1)车头的灯先亮　(2)3(昼夜)‎ ‎【解析】(1)车头的灯先亮。‎ ‎(2)因为，所以 Δt＝5(昼夜)，v＝0.8c，‎ 所以 (昼夜)。‎ ‎12．（1）-1.125×108 m/s（2）1.125×108 m/s ‎【解析】根据爱因斯坦狭义相对论，运动具有相对性，相对速度的公式为u=‎u'+v‎1+‎u'vc‎2‎，代入求解即可．‎ ‎（1）A上乘客看地以‎-2.5×‎10‎‎8‎m/s的速度向后，在地面看B以‎2.0×‎10‎‎8‎m/s的速度向前，‎ 则A上乘客看B的速度为u=u'+v‎1+‎u'vc‎2‎=‎-2.5×‎‎10‎‎8‎‎+2×‎‎10‎‎8‎‎1+‎‎-2.5×‎‎10‎‎8‎‎×‎‎2×‎‎10‎‎8‎‎3×‎‎10‎‎8‎‎2‎m/s=-1.125×‎10‎‎8‎m/s；‎ ‎（2）B看A则相反为‎1.125×‎10‎‎8‎m/s；‎ ‎13．1.2 m ‎‎5‎‎3‎ ‎【解析】由相对论长度公式可知此观察者测量该物体的长度：‎l=l‎0‎‎1-‎‎(vc)‎‎2‎=2×‎1-‎‎(‎0.8cc)‎‎2‎=1.2m 由相对论质量公式可知物体的质量：‎m=m‎0‎‎1-‎‎(vc)‎‎2‎=m‎0‎‎1-‎‎(‎0.8cc)‎‎2‎=‎‎5‎‎3‎m‎0‎ ‎14．火箭C上的时钟走得最慢，地面上的钟走得最快 ‎【解析】如题图所示，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．根据公式可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，所以C走的最慢．地面上的钟A的速度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．‎