《志鸿全优设计》2013-2014学年高中物理人教选修3-4单元检测：第十五章 相对论简介（含答案）

物理人教3-4第十五章　相对论简介单元检测
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分)
1．下列服从经典力学规律的是(　　)
A．自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动
B．发射导弹、人造卫星、宇宙飞船
C．物体运动的速率接近于真空中的光速
D．能量的不连续现象
2．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是(　　)
A．牛顿发现了万有引力定律
B．洛伦兹发现了电磁感应定律
C．光电效应证实了光的波动性
D．相对论的创立表明经典力学已不再适用
3．经典力学的局限性有(　　)
A．经典力学没有局限性
B．经典力学的应用受到物体运动速率的限制，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了
C．经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
D．经典力学的时间和空间分离的观点不对
4．下列说法正确的是(　　)
A．在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的
B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界
C．相对论的出现否定了经典力学理论
D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型
5．如果宇航员驾驶一艘飞船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．你的质量在减少
B．你的心脏跳动在慢下来
C．你永远不能由自身的变化知道你是否在运动
D．你在变大
6．一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是(　　)
A．如果向东跳得最远，则船向东行驶
B．如果向东跳得最近，则船向东行驶
C．他向各个方向跳的最大距离相同，但不能由此判断船行方向
D．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向
7．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Δm与静止质量m0的比值近似为(　　)
A．0.1　　　　　　　　
B．0.2
C．0.5
D．0.9
8．下列哪些不是“相对论”的内容(　　)
A．狭义相对性原理
B．“尺缩效应”
C．时钟变慢
D．质量不变是物体的固有属性，与运动状态无关
9．下列说法中正确的是(　　)
A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星
B．强引力作用可使光谱线向红端偏移
C．引力场越强的位置，时间进程越慢
D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的
10．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地 ( http: / / www.21cnjy.com )面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′。则S和S′的大小关系是(　　)
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A．S＞S′ B．S＝S′
C．S＜S′ D．无法判断
二、非选择题(共4小题，每题15分，共60分)
11．设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以 ( http: / / www.21cnjy.com )0.60c的速率向东飞行，5.0 s后该飞船将与一颗以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：
(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？
(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞？
12．静止长度为2 m的物体，以0.8c的 ( http: / / www.21cnjy.com )速度沿长度方向相对某观察者匀速运动时，此观察者测量该物体的长度为多少？若该物体静止时的质量为m0，那么此时它的质量为多少？
13．如图所示，A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度vB和vC朝同一方向飞行的两枚火箭上，且vB＜vC。地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个时钟走得最快？
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14．沿铁道排列的两电杆正中央安装一闪光装置，光信号到达其中一电杆称为事件1，到达另一电杆称为事件2。从地面上的观察者和运动车厢中的观察者看来，两事件是否都是同时事件？
参考答案
1. 答案：AB　点拨：经 ( http: / / www.21cnjy.com )典力学只适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B正确，C错误；能量的不连续现象涉及量子论，不适合用经典力学来解释，所以选项D错误。
2. 答案：A　点拨：牛顿发现了万有引 ( http: / / www.21cnjy.com )力定律，法拉第发现了电磁感应规律，光电效应证实了光的粒子性，相对论的创立表明经典力学有一定的适用范围。
3. 答案：BCD　点拨：经典力学 ( http: / / www.21cnjy.com )仅适用于宏观、低速的物体，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了，B对；经典力学无法解释微观领域中物质结构和能量不连续的现象，C对；同样D也对。
4. 答案：ABD　点拨：在经典力 ( http: / / www.21cnjy.com )学中物体的质量是恒定不变的，A对；经典力学有严格使用范围，即宏观、低速的物体，B对；相对论是对经典力学的发展，它并没有否认经典力学理论，C错；同样D也是正确的。
5. 答案：C　点拨：宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化，所以选项A、B、D错误，选项C正确。
6. 答案：C　点拨：在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否对于另一个惯性系做匀速直线运动，匀速行驶的大船是一惯性系，故由此可判断C对。
7. 答案：C　点拨：由题意E＝m0c2，即：m0c2＝0.511×106×1.6×10－19 J，ΔE＝Δmc2，即：Δmc2＝0.25×106×1.6×10－19 J，可得≈0.5。故只有C项正确。
8. 答案：D　点拨：“质量不变因为它是物体的固有属性，与运动状态无关”是经典力学的内容。
9. 答案：ABCD　点拨：由广义相对论我们 ( http: / / www.21cnjy.com )知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的，在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以B、C正确。
10. 答案：A　点拨：观察者B以0.8倍光速平行于y轴正方向运动，根据尺子运动会缩短，观察到钟的面积为S′＜S，选项A正确。
11. 答案：(1)0.946c　(2)4.0 s
点拨：(1)这是一个相对论速度变换问题，取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向，则S′系相对S系的速度v＝0.60c，彗星相对S系的速度ux＝－0.80c，由速度变换公式可得所求结果。结果ux′＝＝－0.946c。
即彗星以0.946c的速率向飞船靠近。
(2)由时间间隔的相对性有Δt＝＝5.0 s，解得Δt′＝4.0 s。
12. 答案：1.2 m　　点拨：由长度的相对性公式l＝
得观察者测量的长度为l＝0.6l0＝1.2 m
由相对论质量公式m＝ HYPERLINK "http://www.21cnjy.com"
得物体运动时的质量为m＝。
13. 答案：火箭C上的时钟走得最慢，地面上的钟走得最快。
点拨：如题图所示，地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大。根据公式Δt＝可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢。地面上的钟v＝0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快。
14. 答案：地面观察者看来，事件1、2同时发生，从车厢中观察者看来，事件2和事件1不是同时事件。
点拨：从地面上的观察者看来，光源在两根电杆的正中央，光信号向两电杆传播的速度相同，因此，光信号同时到达两电杆。
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从运动车厢中的观察者看来，如图所示情况，运动车厢是个惯性系，地面和电杆都在向左运动，光信号向左右两侧传播速度相同(光速不变原理)，在光信号向两侧传播的过程中，地面及两个电杆都向左运动了一段距离，所以光信号先到达电杆2，后到达
电杆1。