选修3-4 15.1 相对论的诞生 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-4 15.1 相对论的诞生 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 112.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-24 03:31:44 | ||
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文档简介
选修3-4 15.1 相对论的诞生 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 在狭义相对论中，下列说法中正确的是
A. 经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例
B. 真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D. 狭义相对论全面否定了经典物理学
2. 英国皇家学会会长汤姆逊致辞说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就，它不是发现个孤岛，而是发现了新的科学思想。”爱因斯坦发现的“新科学思想”是指
A. 系统合理地说明了自然界的力学现象
B. 发现了热辐射过程中能量分布的规律
C. 提出了全新的时空观、运动观和物质观
D. 提出物质波理论，发展了量子论
3. 黄易先生是“穿越小说”的作家。他的代表作品《寻秦记》，描述了 世纪的一个特种兵，因时空机器出故障，被送到战国末期的赵国，参与了战国末期到秦初波澜壮阔的列国争战的故事。现代科学的发展为此种“穿越”提供了理论上的支持。你认为，该理论应该是
A. 量子理论 B. 相对论 C. 基因学说 D. 经典物理学
4. 在未来的某一时间，有一对 岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞船以 万千米每秒的速度飞行，哥哥留在地球上。 年以后，当哥哥已经变成白发苍苍的老人时，他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一个 多岁的年轻人！你认为应该用什么理论来解释这一现象
A. 相对论 B. 量子理论 C. 万有引力定律 D. 质量不变定律
5. 观察下图的钟摆示意说明：“当速度接近光速时，时间变慢而且质量增加”。它是下列哪一科学理论的生活例子
A. 运动学规 B. 自由落体规律 C. 牛顿运动定律 D. 相对论原理
6. 某物理学理论否定了绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。为纪念其诞生 周年，联合国设立了国际物理年（如图是国际物理年标识）。这一物理学理论是
A. 量子论 B. 相对论 C. 经典力学理论 D. 电磁感应理论
7. 世界第一高楼台北 大楼呼应“物理照亮世界”，的活动，点亮灯光，凸现“”，纪念伟大的科学家爱因斯坦发表相对论一百周年。相对论提出的历史意义有
①是物理学思想的一次重大革命
②否定了经典力学的绝对时空观
③深刻地揭示了时间和空间的本质属性
④树立了新的时空观运动观、物质观
A. ①②③ B. ①②③④ C. ①③④ D. ①②④
8. 之所以说相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，主要是因为
①否定了经典力学的绝对时空论
②深刻地揭示了时间和空间的本质属性
③推动了物理学发展到一个新高度
④使人类对客观规律的认识开始从宏观世界深入到微观世界
A. ①②③ B. ②③④ C. ①③④ D. ①②
9. 假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是
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
10. 假设地面上有一列车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人和时钟（与地面时钟相比），观察结果是
A. 一个矮胖子，时钟变慢 B. 一个瘦高个，时钟变快
C. 矮但不胖，时钟不快不慢 D. 瘦但不高，时钟变慢
二、填空题（共4小题；共18分）
11. 牛顿力学 被新的科学成就所否定，当物体运动的速度 时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别。
12. 时空、空间和质量这三个基本的物理量，在牛顿力学中都是 ，但在相对论中都是 。
13. 用加速器加速质子得到动能 ，某同学用 得出 ，该同学得出的数值是否合理 ，原因是 。
14. 来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫作 子的次级宇宙射线， 子低速运动时的寿命只有 ，按常理， 子不可能穿过高度大于 的大气层到达地面，但实际上在地面上可以观测到许多 子，则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命 （选填“大于”“等于”或“小于”）。如果观察者和 子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度 （选填“大于”“等于”或“小于”）；如果观察者和 子一起以 的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速 。（选填“大于”“等于”或小于”）
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 某人测得一静止棒长为 ，质量为 ，于是求得此棒的线密度 。现考虑相对论效应。
（1）假定此棒以速度 沿棒长方向运动，棒的线密度应为多少
（2）若棒沿垂直其长度方向向上运动，它的线密度又为多少
16. 地球绕太阳公转的速度是 ，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到 倍光速的速度，请思考：
（1）地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速 被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速
（2）在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗 有什么差别
17. 时间延缓效应
（1）如果相对于地面以 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为 ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为 ，那么两者之间的关系是 。
（2） 与 的关系总有 ，即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态 。（填“有关”或“无关”）
答案
第一部分
1. A
【解析】相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，故A正确，D错误；
根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错误；
根据狭义相对论的相对性原理，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，故C错误。
2. C
3. B
【解析】相对论认为时间、空间、运动、质量是相对的，是可以互相转化的。
4. A
5. D
6. B
7. B
8. A
9. D
【解析】取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据尺缩效应，人在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化，故选D。
10. D
【解析】据长度的相对性，相对运动方向上长度减小，垂直于运动方向上的长度不变，所以这个人瘦但不高。运动的时钟变慢。故D正确。
第二部分
11. 不会；远小于光速
12. 绝对的；相对的
13. 不合理；该速度已经大于真空光速，根据相对论任何物体的速度不能超过真空光速， 这个公式只适用于宏观低速的物体
14. 大于；小于；等于
【解析】 子低速运动时的寿命只有 ，根据时间延缓效应知在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命大于 ；根据长度收缩效应得，如果观察者和 子一起以接近光速的速废飞向地面，观察者认为大气层厚度小于 ；根据光速不变原理得，如果观察者和 子起以 的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速等于 。
第三部分
15. （1）
【解析】线密度 ，当沿棒长方向运动时，， 都要满足相对性原理，这时要通过推算解决。当沿垂直棒长方向运动时，则长度不变。当棒沿棒长方向运动时，
，
，
棒的线密度 。
（2）
【解析】当棒沿棒长方向垂直时，，，
棒的线密度棒 。
16. （1） 地球公转速度属于低速；被加速器加速后的电子的速度属于高速。
（2） 不相同；随飞船旅行的时钟变慢（显示的时间少）。
17. （1）
（2） ；有关
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 在狭义相对论中，下列说法中正确的是
A. 经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例
B. 真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D. 狭义相对论全面否定了经典物理学
2. 英国皇家学会会长汤姆逊致辞说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就，它不是发现个孤岛，而是发现了新的科学思想。”爱因斯坦发现的“新科学思想”是指
A. 系统合理地说明了自然界的力学现象
B. 发现了热辐射过程中能量分布的规律
C. 提出了全新的时空观、运动观和物质观
D. 提出物质波理论，发展了量子论
3. 黄易先生是“穿越小说”的作家。他的代表作品《寻秦记》，描述了 世纪的一个特种兵，因时空机器出故障，被送到战国末期的赵国，参与了战国末期到秦初波澜壮阔的列国争战的故事。现代科学的发展为此种“穿越”提供了理论上的支持。你认为，该理论应该是
A. 量子理论 B. 相对论 C. 基因学说 D. 经典物理学
4. 在未来的某一时间，有一对 岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞船以 万千米每秒的速度飞行，哥哥留在地球上。 年以后，当哥哥已经变成白发苍苍的老人时，他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一个 多岁的年轻人！你认为应该用什么理论来解释这一现象
A. 相对论 B. 量子理论 C. 万有引力定律 D. 质量不变定律
5. 观察下图的钟摆示意说明：“当速度接近光速时，时间变慢而且质量增加”。它是下列哪一科学理论的生活例子
A. 运动学规 B. 自由落体规律 C. 牛顿运动定律 D. 相对论原理
6. 某物理学理论否定了绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。为纪念其诞生 周年，联合国设立了国际物理年（如图是国际物理年标识）。这一物理学理论是
A. 量子论 B. 相对论 C. 经典力学理论 D. 电磁感应理论
7. 世界第一高楼台北 大楼呼应“物理照亮世界”，的活动，点亮灯光，凸现“”，纪念伟大的科学家爱因斯坦发表相对论一百周年。相对论提出的历史意义有
①是物理学思想的一次重大革命
②否定了经典力学的绝对时空观
③深刻地揭示了时间和空间的本质属性
④树立了新的时空观运动观、物质观
A. ①②③ B. ①②③④ C. ①③④ D. ①②④
8. 之所以说相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，主要是因为
①否定了经典力学的绝对时空论
②深刻地揭示了时间和空间的本质属性
③推动了物理学发展到一个新高度
④使人类对客观规律的认识开始从宏观世界深入到微观世界
A. ①②③ B. ②③④ C. ①③④ D. ①②
9. 假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是
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
10. 假设地面上有一列车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人和时钟（与地面时钟相比），观察结果是
A. 一个矮胖子，时钟变慢 B. 一个瘦高个，时钟变快
C. 矮但不胖，时钟不快不慢 D. 瘦但不高，时钟变慢
二、填空题（共4小题；共18分）
11. 牛顿力学 被新的科学成就所否定，当物体运动的速度 时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别。
12. 时空、空间和质量这三个基本的物理量，在牛顿力学中都是 ，但在相对论中都是 。
13. 用加速器加速质子得到动能 ，某同学用 得出 ，该同学得出的数值是否合理 ，原因是 。
14. 来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫作 子的次级宇宙射线， 子低速运动时的寿命只有 ，按常理， 子不可能穿过高度大于 的大气层到达地面，但实际上在地面上可以观测到许多 子，则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命 （选填“大于”“等于”或“小于”）。如果观察者和 子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度 （选填“大于”“等于”或“小于”）；如果观察者和 子一起以 的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速 。（选填“大于”“等于”或小于”）
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 某人测得一静止棒长为 ，质量为 ，于是求得此棒的线密度 。现考虑相对论效应。
（1）假定此棒以速度 沿棒长方向运动，棒的线密度应为多少
（2）若棒沿垂直其长度方向向上运动，它的线密度又为多少
16. 地球绕太阳公转的速度是 ，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到 倍光速的速度，请思考：
（1）地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速 被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速
（2）在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗 有什么差别
17. 时间延缓效应
（1）如果相对于地面以 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为 ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为 ，那么两者之间的关系是 。
（2） 与 的关系总有 ，即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态 。（填“有关”或“无关”）
答案
第一部分
1. A
【解析】相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，故A正确，D错误；
根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错误；
根据狭义相对论的相对性原理，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，故C错误。
2. C
3. B
【解析】相对论认为时间、空间、运动、质量是相对的，是可以互相转化的。
4. A
5. D
6. B
7. B
8. A
9. D
【解析】取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据尺缩效应，人在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化，故选D。
10. D
【解析】据长度的相对性，相对运动方向上长度减小，垂直于运动方向上的长度不变，所以这个人瘦但不高。运动的时钟变慢。故D正确。
第二部分
11. 不会；远小于光速
12. 绝对的；相对的
13. 不合理；该速度已经大于真空光速，根据相对论任何物体的速度不能超过真空光速， 这个公式只适用于宏观低速的物体
14. 大于；小于；等于
【解析】 子低速运动时的寿命只有 ，根据时间延缓效应知在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命大于 ；根据长度收缩效应得，如果观察者和 子一起以接近光速的速废飞向地面，观察者认为大气层厚度小于 ；根据光速不变原理得，如果观察者和 子起以 的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速等于 。
第三部分
15. （1）
【解析】线密度 ，当沿棒长方向运动时，， 都要满足相对性原理，这时要通过推算解决。当沿垂直棒长方向运动时，则长度不变。当棒沿棒长方向运动时，
，
，
棒的线密度 。
（2）
【解析】当棒沿棒长方向垂直时，，，
棒的线密度棒 。
16. （1） 地球公转速度属于低速；被加速器加速后的电子的速度属于高速。
（2） 不相同；随飞船旅行的时钟变慢（显示的时间少）。
17. （1）
（2） ；有关
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