2019-2020学年高中物理 第6章 相对论与量子论初步章末过关检测（六） 鲁科版必修2

1 章末过关检测章末过关检测 六六 学生用书 p139 单独成册 时间 60 分钟 满分 100 分 一 单项选择题 本题共 6 小题 每小题 6 分 共 36 分 在每小题给出的四个选项中 只有一个选项正确 1 下列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参考系中 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 解析 选 d 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 选项 a 正确 狭义相对论认为在一切惯性参考系中 光在真空中的速度都等于c 光速不变原理 与光源的运动无关 选项 b 正确 狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系 故选项 c 正确 选项 d 错误 2 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 b a先被照亮 c c先被照亮 d 无法判断 解析 选 c 列车上的观测者看到的是由b发出后经过a和c反射的光 由于列车在这 段时间内靠近c 而远离a 所以c的反射光先到达列车上的观测者 看到c先被照亮 故 只有 c 正确 3 根据爱因斯坦的 光子说 可知 a 光子说 本质就是牛顿的 微粒说 b 光的波长越大 光子的能量越小 c 一束单色光的能量可以连续变化 d 只有光子数很多时 光才具有粒子性 解析 选 b 爱因斯坦的 光子说 认为光是一份一份的 是不连续的 光子说 并 2 没有否定光的波动性 而牛顿的 微粒说 与波动说是对立的 选项 a 错误 根据爱因斯 坦的 光子说 光子的能量e h h 可知波长越长 光子的能量越小 选项 b 正确 c 某一单色光 其波长恒定 光子的能量也是恒定的 选项 c 错误 大量光子表现出波动性 而少数光子表现出粒子性 选项 d 错误 4 下列关于爱因斯坦质能方程的说法中 正确的是 a 只有运动物体才具有能量 静止物体没有能量 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 e mc2可知质量与能量可以相互转化 解析 选 b 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 d 错误 b 正确 静止 的物体也具有能量 e mc2中能量e并非物体的内能 故选项 a c 错误 5 假设地面上有一火车以接近光速的速度运动 其内站着一个中等身材 体形匀称的 人 站在路旁的人观察车里的人 观察到的结果是 a 这个人是一个矮胖子 b 这个人是一个瘦高个子 c 这个人矮但不胖 d 这个人瘦但不高 解析 选 d 由于长度收缩效应只是沿着运动方向发生 故站在路旁的人观察车里的人 观察到的结果是身高不变 但身体变瘦 选项 d 正确 6 一根 10 m 长的梭镖以接近光速的速度穿过一根 10 m 长的管子 它们的长度都是在 静止状态下测量的 以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况 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 所有的这些都与观察者的运动情况有关 解析 选 d 如果你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 在某些位置梭镖完全处在管子内部 如果你和梭镖一起运动时 你看到的 管子就缩短了 所以在某些位置 你可以看到梭镖两端都伸出管子 如果你在梭镖和管子 之间运动 运动的速度是在梭镖运动的方向上 而大小是其一半 那么梭镖和管子都相对 于你运动 且速度的大小一样 你可以看到两者都缩短了 且缩短的量相同 所以你看到 的一切都是相对的 依赖于你的参考系 二 多项选择题 本题共 4 小题 每小题 6 分 共 24 分 在每小题给出的四个选项中 3 有多个选项符合题目要求 全选对的得 6 分 选对但不全的得 3 分 有错选或不答的得 0 分 7 以下关于能量量子化和波粒二象性的说法 正确的是 a 吸收和辐射的能量都是不连续的 b 公式 只能体现光的波动性 hc c 光具有波粒二象性 而且是一种几率波 有别于声波等机械波 d 电子显微镜利用了电子的粒子性 解析 选 ac 公式 既能体现光的波动性 又能体现光的粒子性 b 描述不正确 hc 电子显微镜利用了电子的波动性 d 描述不正确 其他两项描述正确 故选 ac 8 如果你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 你的质量在增加 b 你的心脏跳慢了 c 你的尺寸在变小 d 你的感觉和在地面上的感觉都是一样的 解析 选 abd 根据狭义相对论的观点 可知 a b 正确 c 错误 你 相对飞船这个 惯性参考系是静止的 因此 你 不能发现自己有什么变化 你 的感觉和在地面上的感 觉是一样的 d 正确 9 对光的认识 以下说法正确的是 a 个别光子的行为表现为粒子性 大量光子的行为表现为波动性 b 光的波动性是光子本身的一种属性 不是光子之间的相互作用引起的 c 光表现出波动性时 就不具有粒子性了 光表现出粒子性时 就不具有波动性了 d 光的波粒二象性应理解为 在某种场合下光的波动性表现明显 在另外某种场合下 光的粒子性表现明显 解析 选 abd 个别光子的行为易表现为粒子性 大量光子的行为易表现为波动性 光 与物质相互作用时表现出粒子性 光的传播表现出波动性 光的波动性和粒子性都是光的 本质属性 波动性表现为粒子分布概率 光的粒子性表现明显时仍具有波动性 选项 a b d 正确 10 普朗克量子假说认为 4 a 在宏观世界 物体能量的变化是不连续的 b 在微观世界 物体能量的变化是连续的 c 物体辐射或吸收能量是一份一份进行的 d 辐射的频率越高 物体辐射的每一个量子的能量就越大 解析 选 cd 在宏观世界 物体能量的变化是连续的 选项 a 错误 在微观世界 物 体能量的变化是不连续的 选项 b 错误 按照普朗克量子假说 物体辐射或吸收能量是一 份一份的 选项 c 正确 每一份能量称为一个量子 其能量 h 即辐射的频率越高 每一个量子的能量就越大 选项 d 正确 三 非选择题 本题共 3 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 11 10 分 利用现代高能物理研究所用的粒子加速器对电子进行加速 当把电子的速 度加速到c时 设电子的静止质量是m0 求 4 5 1 加速之后 电子的质量增加多少 2 加速之后 电子的能量和动能各多大 解析 1 设电子加速后的质量为m 由相对论质速关系m 可得电子加速后 m0 1 v c 2 的质量m m0 5 3 故电子质量的增量 m m m0 m0 2 3 2 由质能关系可知电子静止时的能量e0 m0c2 电子加速后的能量e mc2 m0c2 5 3 加速后电子的动能等于加速后的能量与静止的能量之差 所以ek e e0 m0c2 2 3 答案 1 m0 2 m0c2 m0c2 2 3 5 3 2 3 12 14 分 一支静止时 30 m 长的火箭以 3 km s 的速度从观察者的身边飞过 1 火箭上的人测得火箭的长度应为多少 2 观察者测得火箭的长度应为多少 3 如果火箭的速度为光速的二分之一 观察者测得火箭的长度应为多少 解析 1 火箭上的人相对火箭永远是静止的 无论火箭速度是多少 火箭上的人测得 火箭长与静止时测得的火箭的长均是l 30 m 5 2 火箭外面的观察者看火箭时 有相对速度v 则它的测量值要缩短 即l l 由 l l 当v 3 103 m s 时 l 30 m 30 m 1 v2 c21 10 10 3 当v 时 l 26 m c 2 答案 1 30 m 2 约 30 m 3 26 m 13 16 分 牛郎星距地球约 16 光年 宇宙飞船若以速度v匀速飞行 将用 4 年时间 宇宙飞船上的钟的读数 由地球抵达牛郎星 求v等于多少 解析 已知飞船 设为s 参考系 上测得飞船由地球飞抵牛郎星的时间 t 4 年 而从飞船上看可认为从地球出发与抵达牛郎星两件事发生