学业分层测评(十九)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．如图5-1-1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( )
图5-1-1
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】 因列车沿AC方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮，故答案为C.
【答案】 C
2．关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( )
A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D．经典力学包含在相对论之中，经典力学是相对论的特例
【解析】 相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形．所以A、B、C不对，D正确．
【答案】 D
3．如图5-1-2所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光行驶的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )
图5-1-2
A．c＋v c－v B．c－v c＋v
C．c c D．无法确定
【解析】 根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确．
【答案】 C
4．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB.在火箭A上的人观察到的结果正确的是( )
A．火箭A上的时钟走得最快
B．地面上的时钟走得最快
C．火箭B上的时钟走得最快
D．火箭B上的时钟走得最慢
【解析】 在火箭A看来，地面和火箭B都高速远离自已，由t＝知，在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B的时钟都变慢了，且vA＞vB，故地面的时钟最慢，因此A正确，B、C、D错误．
【答案】 A
5．假设有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是( )
A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了
B．弟弟思念哥哥而加速生长
C．由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢
D．这是神话，科学无法解释
【解析】 根据公式Δt＝可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．
【答案】 C
6．假设地面上有一列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
【解析】 由公式l＝l0可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变．
【答案】 D
7．(多选)对于公式m＝，下列说法正确的是( )
A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量
B．当物体的运动速度v＞0时，物体的质量m＞m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的
C．当物体以较小速度运动时，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，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动
D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化十分微小，在分析地球上宏观物体的运动时，不必考虑质量的变化
【解析】 式中的m0是物体静止时的质量，所以选项A错．当物体以较小速度运动时，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，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动，通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化十分微小，一般在分析地球上宏观物体的运动时，不必考虑质量的变化，所以选项B错，选项C、D正确．
【答案】 CD
8．(多选)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，时间进程变快了
【解析】 根据狭义相对论的钟慢效应和尺缩效应可知，地面上的人观察到火箭变短了，时间进程变慢了，在火箭上的人相对火箭不运动故不会出现这两种效应．
【答案】 BC
[能力提升]
9．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×107 m/s.问电子的质量将会发生怎样的变化( )
A．质量是物体的固有属性与速度无关，所以加速后电子质量不变
B．物体的质量随速度的增大而增大，所以加速后电子质量变大
C．物体的质量随速度的增大而减小，所以加速后电子质量变小
D．因为电子的速度比光速小，所以质量几乎不变
【解析】 根据狭义相对论运动物体的质量变大，当速度很小时这种变化很小可以认为质量不变，但是电子的速度v＝6×107 m/s与光速3×108 m/s相比已经不算太小，电子质量变大，故B正确．
【答案】 B
10．如图5-1-3所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb＜vc，则地面的观察者认为走得最慢的钟为( )
图5-1-3
A．a B．b
C．c D．无法确定
【解析】 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，由vc＞vb＞va＝0，知c钟走得最慢．
【答案】 C
11．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×106 m/s.问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？
【解析】 根据爱因斯坦的狭义相对论m＝得出运动后的质量增大了．
m＝＝≈1.000 2m0.
所以改变的百分比为：
×100%＝0.02%.
【答案】 增大 0.02%
12．近地卫星以7.9 km/s的最大运行速度环绕地球匀速运行．其上安装了一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为这只表走过这1 min“实际”上花了多少时间？
【解析】 由狭义相对论原理知卫星上测到的时间Δt′＝1 min，卫星运行的速度v＝7.9×103 m/s.所以地面上的人观测到的时间为Δt＝＝min＝(1＋3.47×10－10)min，通过这个题目说明，即使对于人造卫星这样飞快的速度，相对论效应也是微不足道的．
【答案】 (1＋3.47×10－10)min
第五章 经典力学与物理学革命
第一节 经典力学的成就与局限性
第二节 经典时空观与相对论时空观
A级 抓基础
1．17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )
A．牛顿 B．开普勒
C．笛卡儿 D．伽利略
解析：牛顿创建了完整的经典力学体系，故A正确．
答案：A
2．下列说法正确的是( )
A．牛顿运动定律就是经典力学
B．经典力学的基础是牛顿运动定律
C．牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题
D．量子力学的建立，说明经典力学是错误的
解析：牛顿运动定律是经典力学的基础，但经典力学并不等于牛顿运动定律，故A错、B对．经典力学并非万能，和其他任何理论一样，它也有其自身的局限性和适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，相对论的建立和量子力学的建立并不是对经典力学的否定，对于宏观物体的运动，量子现象并不显著，经典力学仍然适用，故C、D错．
答案：B
3．(多选)通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体参考系看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有( )
A．停在地面上的汽车
B．绕地球做匀速圆周运动的飞船
C．在大海上匀速直线航行的轮船
D．进站时减速行驶的火车
解析：绕地球做匀速圆周运动的飞船相对地面有向心加速度．进站时减速行驶的火车相对于地面也有加速度．
答案：BD
B级 提能力
4．(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( )
A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论
B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的
C．经典力学与相对论是相互矛盾的一对理论
D．人们应当不断地扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
解析：人们对客观世界的认识，要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生，并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．所以A、C错，B、D对．
答案：BD
5．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比( )
A．运动时的质量比静止时的质量大
B．运动时的质量比静止时的质量小
C．运动时的质量与静止时的质量相等
D．是两个不同的概念，无法比较
解析：根据狭义相对论的质速关系m＝知，物体运动时的质量比静止时的质量大，A对，B、C、D错．
答案：A
6．(多选)对于公式m＝，下列说法中正确的是( )
A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量
B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用
C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，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，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动
D．通常由于物体的运动速度较小，质量的变化引不起我们的感觉，故在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化
解析：公式中m0是静止时的质量，m是物体以速度v运动时的质量，A错；由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故选项B错，选项C、D正确．
答案：CD
