2019-2020学年高中物理 第15章 相对论简介 课时作业18（含解析）新人教版选修3-4

相对论简介1在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的()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质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对状态而改变的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相同的时钟走得慢些a仅是正确的b仅是正确的c是正确的 d仅是正确的解析根据狭义相对论的速度叠加公式可知，光速是物体的极限速度，对，由质速方程、长度的相对性和时间间隔的相对性可知，均对答案c2如果牛顿运动定律在参考系a中成立，而参考系b相对于a做匀速直线运动，则在参考系b中不正确的是()a牛顿运动定律也同样成立b牛顿运动定律不能成立ca和b两个参考系中，一切物理规律都是相同的d参考系b也是惯性参考系解析根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，则a、c、d项正确，故选b项答案b3如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()a0.4c b0.5cc0.9c d1.0c解析根据光速不变原理可知壮壮观测到的光束传播速度为c.答案d4惯性系s中有一边长为l的正方形(如图a所示)，从相对s系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是()解析根据长度的相对论，得沿着自身长度方向运动的物体，其长度比静止时小，在垂直方向没有变化答案c5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v0时，物体的质量mm0，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，质量变化十分微小，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，故经典力学仅适用于低速运动，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，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化解析公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故a、b项错误，c、d项正确答案cd6电子的电荷量为1.61019 c，质量为9.11031 kg，一个电子被电压为106 v的电场加速后，关于该电子的质量和速度，以下说法正确的是()a电子的质量不变b电子的质量增大c电子的速度可以达到1.9cd电子的速度不可能达到c解析电子经高电压加速后，速度增大，但不可能达到c，由狭义相对论可知，电子的速度增大，质量增大，故b、d项正确答案bd7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因为表达式ll0和t，可知ll0和t，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项正确答案bcd8a、b两架飞机沿地面上一足球场的长度方向在其上空高速飞过，且vavb，在飞机上的人观察结果正确的是()aa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ba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解析由ll0可知，运动的观察者的速度越大，观察到的长度变得越短，而宽度不变，故d项正确答案d9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根据emc2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故a项正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故b项正确，c项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项正确答案c10一个物体静止时质量为m0，能量为e0；速度为v时，质量为m，能量为e，动能为ek，下列说法正确的是()a物体速度为v时能量emc2b物体速度为v时动能ekmc2c物体速度为v时动能ekmv2d物体速度为v时动能ek(mm0)c2解析根据爱因斯坦的质能方程emc2，它包含了物体具有的所有形式的能量，e0表示物体静止时的能量，m0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mc2，则此时物体的动能为ekmc2m0c2，故选项a、d正确，b、c项错误答案ad11(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83103 m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几？(2)星际火箭以0.8c的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？解析(1)设冥王星的静止质量为m0，运动质量为m，由公式m可得100%99.9999%.(2)设星际火箭的静止质量为m0，运动质量为m，则0.6.答案(1)99.9999%(2)0.6倍12太阳在不断地辐射能量，因而其质量不断地减少若太阳每秒钟辐射的总能量为41026 j，试计算太阳在一秒内失去的质量估算5000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量21027 t比较之解析根据相对论的质能关系式emc2，可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即emc2.由太阳每秒钟辐射的能量e可得其每秒内失去的质量为m101