2021-2022学年高中人教版物理选修3-4作业：第十五章　相对论简介 测评 WORD版含解析.docx

1、第十五章测评(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10个小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第16题只有一项符合题目要求,第710题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.下列关于经典力学的评价正确的是()A.经典力学揭示了自然界的所有运动规律B.相对论彻底否定了经典力学C.经典力学只适用于宏观低速现象D.经典力学既然有误,那就不能再用来解决我们日常生活中的问题答案C2.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

2、了能量、质量互相转化的理论答案A3.火箭以35c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45c,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.75cB.c5C.3537cD.5c13解析由u=v+u1+vuc2,可得-45c=35c+u1+35cuc2解得u=-3537c,负号说明与v方向相反。答案C4.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解析由l=l01-v2c2,且ll0=35可得v=45c=0.8c,故只有C正确。答案C5.如图

3、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。答案A6.当物体以很大速度运动时,它的质量m与静止质量m0的关系是m=m01-v2c2,此时它的动能应该是()A.12mv2B.12m0v2C.mc2-m0c2D.以上说法都不对解析对于高速运动的物体,公式Ek=12mv2不再成立。只有当vc时,Ek=12mv2才成立。答案C7.下列哪些事件或现象支持了广义相对论()A.星光经过太阳时发生弯曲B.钟慢效

4、应C.尺缩效应D.引力红移答案AD8.对于公式m=m01-vc2,下列说法正确的是()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v0时,物体的质量mm0,即物体的质量改变了,故经典力学是错误的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,质量的变化引不起我们的感觉,在分析低速物体的运动时,不必考虑质量变化解析公式中的m0是物体静止时的质量,选项A错误;在v远小于光速时,一些质量的变化不明显,经典力学依然成立,选项B错误而C、D正确。答案C

5、D9.关于质量和长度,下列说法正确的是()A.物体的质量与位置、运动状态无任何关系,是物体本身的属性B.物体的质量与位置、运动状态有关,只是在速度较小的情况下,其影响可忽略不计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,只是在速度较小的情况下,其影响可忽略不计答案BD10.关于E=mc2,下列说法正确的是()A.质量为m的物体,就储存有mc2的能量B.质量为m的物体,对应着mc2的能量C.如果物体质量减少m,就将该质量转化为mc2的能量D.如果物体质量减少m,就将产生mc2的能量答案BD二、填空题(本题共2个小题,共20分)11.(10分)狭义相对论的两个基本假

6、设:(1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切都是相同的;(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的,光速与光源、观察者间的相对运动关系。答案(1)物理规律(2)相同没有12.(10分)广义相对性原理和等效原理(1)广义相对性原理:。(2)等效原理:。答案(1)在任何参考系中,物理规律都是相同的(2)一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价三、计算题(本题共4个小题,共40分)13.(8分)在新能源中,核能具有能量密度大、地区适应性强的特点,在核电站中,核反应堆释放的核能转化为电能。有一座发电能力为P=1.00106 kW的核电站,核能转化的效率为40%。那么,这座

7、电站每年需要消耗多少千克的核燃料?解析由质能方程E=mc2,1年内该核反应堆释放的核能E=Pt40%,其中t=365243600s,则m=Pt40%c2=1.001061033652436000.4(3108)2kg=0.876kg。答案0.876 kg14.(10分)长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关,物体在运动方向长度缩短了。一艘宇宙飞船的船身长度为L0=90 m,相对地面以u=0.8c的速度从一观测站的上空飞过。求:(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?解析(1)观测站测得船身的长度为L=L01-u2c2=901-0.

8、82m=54m,通过观测站的时间间隔为t=Lu=540.8c=2.2510-7s。(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为t=L0u=900.8c=3.7510-7s。答案(1)2.2510-7 s(2)3.7510-7 s15.(10分)在19661972年期间,欧洲原子核研究中心(CERN)对储存环中沿圆周运动的粒子的平均寿命进行多次实测,粒子固有寿命的实验值为2.19710-6 s。当粒子的速度为0.996 5c时,测得其平均寿命为26.1710-6 s,试比较相对论预期的结果与实验值的符合程度。解析按时间延缓公式,算出粒子固有寿命的理论值为=1-vc226.1710-6s=2.1

9、8810-6s理论值与实验值相差为2.19710-6s-2.18810-6s=0.00910-6s相对偏差约为0.00910-6s2.19710-6s0.4%这表明相对论时间延缓效应所预言的结果与实验值符合得很好。答案见解析16.(12分)两个电子相向运动,每个电子相对于实验室的速度都是45c,它们的相对速度大小是多少?在实验室中观测,每个电子的质量是多少?本题计算结果中的光速c和电子的静质量me不必代入数值。解析由相对论速度变换公式u=u+v1+uvc2得,两电子的相对速度大小为u=u-v1-uvc2=-45c-45c1-45c45cc2=-4041c,负号表示与正方向相反。在实验室中观测,每个电子质量是m=me1-vc2=me1-45cc2=53me。答案4041c53me