2016-2017学年高一物理鲁科版必修2过关检测：第6章 相对论与量子论初步（含解析）

(时间：60分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．属于狭义相对论基本假设的是在不同的惯性系中(　　)
A．真空中光速不变
B．时间间隔具有相对性
C．物体的质量不变
D．物体的能量与质量成正比
解析：选A.狭义相对论的两条假设分别是在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同，故A正确．
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(　　)21教育网
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．21cnjy.com
3．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(　　)
解析：选A.本题考查了黑体辐射的实验规律．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确．21世纪教育网
4．质子的质量为mp，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为(　　)
A．(mp＋mn－m)c2　　　　　 B．(mp＋mn)c2
C．mc2 D．(m－mp)c2中/华-21世纪教育网
解析：选A.核反应放出能量，反应后的总质量小于反应前的总质量，ΔE＝Δmc2＝(mp＋mn－m)c2.www.21-cn-jy.com
5．观察者甲测得同一地点发生的两个事件的时间间隔为4 s，乙相对于甲以0.6c的速度前进．则乙观察到这两个事件的时间间隔为(　　)中/华-21世纪教育网【来源：21·世纪·教育·网】
A．3.2 s B．6.25 s
C．5 s D．2.56 s
解析：选C.Δt＝＝＝5 s.
6．一位宇航员要到离地球为5光年的星球上去旅行．如果宇航员希望将路程缩短为3光年，则他所乘的火箭对于地球的速度是(c为真空中的光速)(　　)21·cn·jy·com
A.c B.c
C.c D.c
解析：选C.根据公式l′＝l·知3＝5× ，解得v＝c，故C正确．
二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确．全选对的得7分，选对但不全的得4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ε＝只能体现光的波动性
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ε＝既能体现光的波动性，又能体现光的粒子性，B描述不正确；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．用相对论的观点判断下21世纪教育网列说法，正确的是(　　)
A．时间和空间都是相对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变21世纪教育网
B．在地面上看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的21世纪教育网版权所有
C．在地面上的人看来，以0.1c的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船的宇航员会感觉到地面上的人看起来比飞船中的人瘦一些2·1·c·n·j·y
D．当物体运动的速度v远小于c时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计
解析：选CD.时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以选项A错误．对C选项，由l＝l0·可知两处的人都感觉l＜l0，所以选项C正确．由尺缩效应和钟慢效应公式可知当v远小于c时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以选项D正确．
9．对E＝hν的理解，下列说法正确的是(　　)
A．能量子的能量与频率成正比
B．光的频率越高21世纪教育网，光的强度就越大
C．光的频率越高，光子的能量就越大
D．它适用于一切量子化现象
解析：选ACD.E＝hν适用于一切量子化现象，是所有能量子具有的能量的计算公式，因此A、C、D正确，B错误．21·世纪*教育网
10．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)21世纪教育网
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光表现为波动性时，就不具有粒子性了，光表现为粒子性时，就不具有波动性了
C．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并没有否定光的波动性
D．光的波动性是光的一种本身属性，不是光子之间的相互作用引起的
解析：选CD.光既具有波动性，又具有粒子性，当波动性(粒子性)明显时，仍然有粒子性(波动性)，A、B错误，C正确．光的波动性是光的本身属性，光子之间的相互作用引起粒子性，D正确．www-2-1-cnjy-com
三、非选择题(本题共3小题，共42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)2-1-c-n-j-y
11．(12分)一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109 eV.试问：
(1)这个电子的质量是其静质量的多少倍？
(2)这个电子的速度为多少？
解析：(1)由相对论质能关系E＝mc2(2分)
和E0＝m0c2(2分)
可得电子的动质量与静质量之比为
＝＝＝
≈5.86×103(倍)．(2分)
(2)由相对论质速关系式m＝(4分)
可得v＝c≈c.(2分)
答案：(1)5.86×103倍　(2)约为c
12．(14分)已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×103 J，其中可见光部分21*cnjy*com
约占45%，假设可见光的频率均为5.5×1014 Hz，太阳光向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R＝1.5×1011 m，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，由此可估算出太阳每秒钟辐射的可见光的光子数约为多少个？(保留两位有效数字)【来源：21cnj*y.co*m】
解析：以日地间距离R＝1.5×1011 m作为半径的球面面积为：
S＝4πR2＝4×3.14×(1.5×1011)2 m
＝2.826×1023 m2(3分)
每秒太阳辐射的可见光的能量为：
E＝1.4×103×2.826×1023×45% J
＝1.780 38×1026 J(4分)
一个可见光光子的能量为：
E0＝hν＝6.6×10－34×5.5×1014 J
＝3.63×10－19 J
(3分)
可见光光子的个数为：
N＝＝＝4.9×1044(个)．(4分)
答案：4.9×1044个
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？【出处：21教育名师】
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Δt′＝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在同一地点A′(飞船A′点先与地球重合又与牛郎星重合)．【版权所有：21教育】
这样Δt′可视为固有时间，用时间膨胀关系可求出地球上(设为S参考系)观测到的飞行时间
Δt＝①(4分)
另外，v是地球上观测到的飞船的速度；L＝16光年是地球上看到的地球与牛郎星的距离，故应有
Δt＝②(4分)
由①②可得＝(4分)
代入数据，可得v＝c.(4分)
答案：c

(时间：60分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．属于狭义相对论基本假设的是在不同的惯性系中(　　)
A．真空中光速不变
B．时间间隔具有相对性
C．物体的质量不变
D．物体的能量与质量成正比
解析：选A.狭义相对论的两条假设分别是在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同，故A正确．
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(　　)21教育网
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．21cnjy.com
3．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(　　)
解析：选A.本题考查了黑体辐射的实验规律．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确．21世纪教育网
4．质子的质量为mp，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为(　　)
A．(mp＋mn－m)c2　　　　　 B．(mp＋mn)c2
C．mc2 D．(m－mp)c2中/华-21世纪教育网
解析：选A.核反应放出能量，反应后的总质量小于反应前的总质量，ΔE＝Δmc2＝(mp＋mn－m)c2.www.21-cn-jy.com
5．观察者甲测得同一地点发生的两个事件的时间间隔为4 s，乙相对于甲以0.6c的速度前进．则乙观察到这两个事件的时间间隔为(　　)中/华-21世纪教育网【来源：21·世纪·教育·网】
A．3.2 s B．6.25 s
C．5 s D．2.56 s
解析：选C.Δt＝＝＝5 s.
6．一位宇航员要到离地球为5光年的星球上去旅行．如果宇航员希望将路程缩短为3光年，则他所乘的火箭对于地球的速度是(c为真空中的光速)(　　)21·cn·jy·com
A.c B.c
C.c D.c
解析：选C.根据公式l′＝l·知3＝5× ，解得v＝c，故C正确．
二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确．全选对的得7分，选对但不全的得4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ε＝只能体现光的波动性
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ε＝既能体现光的波动性，又能体现光的粒子性，B描述不正确；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．用相对论的观点判断下21世纪教育网列说法，正确的是(　　)
A．时间和空间都是相对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变21世纪教育网
B．在地面上看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的21世纪教育网版权所有
C．在地面上的人看来，以0.1c的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船的宇航员会感觉到地面上的人看起来比飞船中的人瘦一些2·1·c·n·j·y
D．当物体运动的速度v远小于c时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计
解析：选CD.时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以选项A错误．对C选项，由l＝l0·可知两处的人都感觉l＜l0，所以选项C正确．由尺缩效应和钟慢效应公式可知当v远小于c时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以选项D正确．
9．对E＝hν的理解，下列说法正确的是(　　)
A．能量子的能量与频率成正比
B．光的频率越高21世纪教育网，光的强度就越大
C．光的频率越高，光子的能量就越大
D．它适用于一切量子化现象
解析：选ACD.E＝hν适用于一切量子化现象，是所有能量子具有的能量的计算公式，因此A、C、D正确，B错误．21·世纪*教育网
10．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)21世纪教育网
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光表现为波动性时，就不具有粒子性了，光表现为粒子性时，就不具有波动性了
C．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并没有否定光的波动性
D．光的波动性是光的一种本身属性，不是光子之间的相互作用引起的
解析：选CD.光既具有波动性，又具有粒子性，当波动性(粒子性)明显时，仍然有粒子性(波动性)，A、B错误，C正确．光的波动性是光的本身属性，光子之间的相互作用引起粒子性，D正确．www-2-1-cnjy-com
三、非选择题(本题共3小题，共42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)2-1-c-n-j-y
11．(12分)一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109 eV.试问：
(1)这个电子的质量是其静质量的多少倍？
(2)这个电子的速度为多少？
解析：(1)由相对论质能关系E＝mc2(2分)
和E0＝m0c2(2分)
可得电子的动质量与静质量之比为
＝＝＝
≈5.86×103(倍)．(2分)
(2)由相对论质速关系式m＝(4分)
可得v＝c≈c.(2分)
答案：(1)5.86×103倍　(2)约为c
12．(14分)已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×103 J，其中可见光部分21*cnjy*com
约占45%，假设可见光的频率均为5.5×1014 Hz，太阳光向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R＝1.5×1011 m，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，由此可估算出太阳每秒钟辐射的可见光的光子数约为多少个？(保留两位有效数字)【来源：21cnj*y.co*m】
解析：以日地间距离R＝1.5×1011 m作为半径的球面面积为：
S＝4πR2＝4×3.14×(1.5×1011)2 m
＝2.826×1023 m2(3分)
每秒太阳辐射的可见光的能量为：
E＝1.4×103×2.826×1023×45% J
＝1.780 38×1026 J(4分)
一个可见光光子的能量为：
E0＝hν＝6.6×10－34×5.5×1014 J
＝3.63×10－19 J
(3分)
可见光光子的个数为：
N＝＝＝4.9×1044(个)．(4分)
答案：4.9×1044个
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？【出处：21教育名师】
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Δt′＝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在同一地点A′(飞船A′点先与地球重合又与牛郎星重合)．【版权所有：21教育】
这样Δt′可视为固有时间，用时间膨胀关系可求出地球上(设为S参考系)观测到的飞行时间
Δt＝①(4分)
另外，v是地球上观测到的飞船的速度；L＝16光年是地球上看到的地球与牛郎星的距离，故应有
Δt＝②(4分)
由①②可得＝(4分)
代入数据，可得v＝c.(4分)
答案：c