人教版高中物理选修3-4第十五章《相对论简介》考试测试卷

1、人教版高中物理选修 3-4第十五章相对论简介考试测试卷第十五章相对论简介测试卷一、单选题（共15小题）1.一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为（）A.洞口为椭圆形，长度变短B.洞口为圆形、长度不变C.洞口为椭圆形、长度不变D.洞口为圆形，长度变短2.下列说法正确的是（）A.经典力学适用于接近光速运动的物体B.经典力学适用于宏观、低速运动的物体C.经典力学能够描述微观粒子的运动规律D.相对论与量子力学的出现，表明经典力学已失去意义3.根据相对论判断，下列说法正确的是（）.A .狭义相对论全面否定了经典力学理论B.如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里测得的物体的

2、长度都是一样的C.由E= mc2可知，质量可转变成能量D.物体的速度越大，质量也变得越大4 .下列有关相对论的说法中正确的是（）A.若物体能量增大，则它的质量减小B.根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都是永恒不变的C.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D.狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的，与光源的运动有关5 .已知电子的静止能量为 0.511 MeV ,若电子的动能为 0.25 MeV ,则它所增加的质量 Am与静止质 量mo的比值近似为（）A. 0.1B. 0.2C. 0.5D. 0.96.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

3、于观察者的速度都不能大于真空中的光速；质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变；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时钟走得慢些.A.是正确的B.是正确的C.是正确的D.是正确的c,其运7 .火箭以c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（）8 .g-33 37c5rD. 一138.下列关于爱因斯坦质能方程的说法中，正确的是（）A.只有运动的物体才具有能量，静止的物体没有能量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

4、就是物体的内能D,由AE= Amc2知质量与能量可以相互转化9.在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两只小鸡在车厢前端出生.则 （）衿口8 / 8A.在火车上的人看来，一只小猫先出生B.在火车上的人看来，两只小鸡先出生C.在地面上的人看来，一只小猫先出生D.在地面上的人看来，两只小鸡先出生（真空中10.一观察者测得一沿米尺长度方向匀速运动着的米尺的长度为0.6 m.则此米尺的速度为的光速为3.0 X08m/s）（）A. 1.2 W8m/sB. 1.8 W8m/sC. 2.4 W8m/sD. 3 108m/s11.

5、下列说法中正确的是（）A.照相机的镜头上涂了一层增透膜，膜的厚度一般为绿光在空气中波长的四分之一B.牛顿环实验说明了光具有波动性，且照射光波长越长，观察到的条纹间隔越小C.如果观察者和 科子一起以接近光速的速度扑向地球，会感到地球大气层变得很薄D .相对论认为空间和时间是脱离物质而存在的，与物质的运动状态无关12.在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光（）A.经太阳时发生了衍射B.可以穿透太阳及其他障碍物C.在太阳引力场作用下发生了弯曲D.经过太阳外的大气层时发生了折射13.如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是 （）A.

6、A时钟走得最慢，B时钟走得最快B . A时钟走得最慢，C时钟走得最快C. C时钟走得最慢，A时钟走得最快D. B时钟走得最慢，A时钟走得最快14.关于经典力学，下列说法中错误的是（）A.经典力学的基础是牛顿运动定律B.经典力学在任何情况下都适用C.当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了D.相对论和量子力学并没有否定经典力学15 .为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度（）A. 6.0 W8m/sB. 3.0 W8m/sC. 2.6 W8m/sD. 1.5 W8m/s二、计算题（共3小题）16 .一电子以0.99c的速率运动.问:（1）电子的总能量是多少？(2)电子的经典力学的动

7、能与相对论动能之比是多少？(电子静止质量 mo=9.1 >10 31kg)17.1947年，在用乳胶研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称作介子，质量约为电子质量的273.27倍，它带有一个电子电量的正电荷或负电荷，称作 /或.若参考系中 兀次子 处于静止状态，它们的平均寿命为'针2.56 M0-8s,若兀A子以0.9c速率运动，求从实验室参考系观测到该粒子的平均寿命.18 .电子静止时质量为 9.1 10 31kg, 一个电子被电压为106V的电场加速后，其质量为多少？速度为多大？三、简答题(共3小题)19 .考虑以下几个问题：d 、J#(1)如图所示，参考系 。相

8、对于参考系。静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系。相对于参考系 O以速度v向右运动时，人看到的光速应是多少？(3)参考系。相对于参考系 O以速度v向左运动时，人看到的光速又是多少？20 .一列火车以速度 v相对地面运动，如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前 壁和后壁如图所示，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁？火车上的人怎样解释 自己的测量结果？21 .设想在人类的将来实现了星际航行，即将火箭发射到邻近的恒星上去，火箭相对于日心-恒星坐标系的速率为 v= 0.8c,火箭中静止放置一长度为1.0 m的杆，杆与火箭方向平行，求在日心恒星坐标系中测得的杆长.答案解析

9、1 .【答案】D【解析】在运动方向上由于有尺缩效应”，故观察到隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有 尺缩效应”，故洞口为圆形.2 .【答案】B【解析】经典力学使用条件为：宏观、低速，对微观、高速运动不再适用，故A、C错误，B正确;相对论与量子力学的出现，可以补充经典力学的不足，但是不能替代经典力学的地位，故D错误.故选B.3 .【答案】D【解析】由相对论的结论可知，D正确.4 .【答案】C【解析】A.根据质能方程 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，故A错误；B.根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都随速度的变化而变化，故 B错误；C.狭义相 对论认为在不同的惯性参

10、考系中，一切物理规律都是相同的，故C正确；D.狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，故D错误，故选C.5 .【答案】C【解析】设电子运动时的速度为v由题意知 Eo=m0C2= 0.511 MeV电子运动时的能量 E= Eo+ &= 0.761 MeV又因为E=mc2- = 0.5故选项C正确.9 加 FO £2 0.761-0.511所以嬴=用。=C.6 .【答案】C【解析】由爱因斯坦狭义相对论可知，说法均对，故正确答案为7 .【答案】C【解析】由u=证'-读 可得一品=一,解得u=-典c,负号说明与v方向相反.期箪打丁才8 .【答案】B【解析】E=

11、 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 B正确，D错误；静止的物体也具有能量， 称为静质能Eo, Eo= m0C2, m0叫做静质量，E=mc2中的能量E包括静质能 区和动能Ek,而非物体 的内能，故选项 A、C错误.9 .【答案】C【解析】火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁，则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生，故 A、B错误；地面上的人认为，地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些，故在地面上的人看来，

12、一只小猫先出生，故C正确，D错误.10 .【答案】C【解析】根据长度的相对性L= L0yt:gy得,v= 0.8c= 2.4 X08m/s.故C正确，A、B、D错误.11 .【答案】C【解析】A.当光照射时，增透膜的两表面产生频率相同的反射光，从而出现光的抵消，最终实现增加透射性，膜的厚度一般为绿光在薄膜中波长的四分之一，故 A错误；B.牛顿环实验说明了光具有波动性，且照射光波长越长，观察到的条纹间隔越大，故B错误；C.如果观察者和科子一起以接近光速的速度扑向地球，根据相对论的假设可得，观察者会感到地球大气层变得很薄，故C正确；D.相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关.故 D错误.12 .

13、【答案】C【解析】根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候（如日全食时）通过仪器观察到太阳后面的恒星，故 C正确，A、B、D均错.13 .【答案】C【解析】A、B C在同一转盘上，所以它们的角速度相同，由 v= rs可知，r越大，线速度 v越,*大.由我=寸工产y可知,v越大，困越大，也就是说钟走得越慢.从图中可以看出，A时钟的线速度最小，C时钟的线速度最大，故 A时钟走得最快，C时钟走得最慢.14 .【答案】B【解析】A.牛顿运动定律是经典力学的基础，故A正确；B.经典力学适用于宏观、低速、弱引力的情况，不适用高速运动的微观粒子，故B错误；C.根据

14、经典力学适用的范围可知，当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了，故C正确；D.相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，而是进一“步完善，故 D正确.故选B.15.【答案】C【解析】由相对论质速关系式= 2.6M08m/s,故选 C.【解析】(1)电子的总能量为16 .【答案】(1)5.8 1» 13J代入数据得E- 5.8 X 103J(2)电子经典力学的动能E'= ；m°v2,电子相对论动能 Ek= E- Eo= mc2 m0c2,£ f所以工= 0.08.5.87 108s【解析】由At =代入数据解得 At=5.87X0-8s2.69 10

15、30kg 0.94c【解析】R=eU= 1.6 M0 19X106J=1.6 10 13J.Ek=mc2-m0C2, m=1+m0=ypkg + 9.1 M0 31kg = 2.69 x 30kg.由m=.正后得'19.【答案】(1)c (2)c (3)c【解析】光速不变原理指的是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故三种情况下人 看到的光速都是c.20 .【答案】先到达前壁.由于地面上的人测得闪光同时到达前后两壁，在光向前后两壁传播的过 程中火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近，这个事实对于 车上、车下的人都是一样的，在车上的人看来，既然光源离前壁较近，各个方向的光速又都是一 样的，当然闪光先到达