第六章 相对论与量子论初步 单元测试 word版含答案

第六章《相对论与量子论初步》单元测试题
一、单选题(共15小题)
1.最早提出量子假说的物理学家是(　　)
A． 爱因斯坦
B． 牛顿
C． 开普勒
D． 普朗克
2.为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击铀原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是(　　)
A． ΔE＝(m1－m2－m3)c2
B． ΔE＝(m1＋m3－m2)c2
C． ΔE＝(m2－m1－m3)c2
D． ΔE＝(m2－m1＋m3)c2
3.话说有兄弟俩个，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
4.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)
A． 有的光是波，有的光是粒子
B． 光子与电子是同样的一种粒子
C． 光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D． 大量光子的行为往往显示出粒子性
5.两相同的米尺，分别静止于两个相对运动的惯性参考系S和S′中，若米尺都沿运动方向放置，则(　　)
A．S系的人认为S′系的米尺要短些
B．S′系的人认为S系的米尺要长些
C． 两系的人认为两系的米尺一样长
D．S系的人认为S′系的米尺要长些
6.通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是(　　)
A． 根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动
B． 电子先做匀加速直线运动，后以光速做匀速直线运动
C． 电子开始近似于匀加速直线运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用
D． 电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释
7.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
8.有关物体的质量与速度的关系的说法，正确的是(　　)
A． 物体的质量与物体的运动速度无关
B． 物体的质量随物体的运动速度增大而增大
C． 物体的质量随物体的运动速度增大而减小
D． 当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零
9.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
10.在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是(　　)
A． 运动中的物体，其质量无法测量
B． 物体的速度远小于光速，质量变化极小
C． 物体的质量太大
D． 物体质量并不随速度变化而变化
11.广东省虎门大桥全长近15 km，在500 m高空有一架与大桥平行匀速飞行的飞机，飞机上人员看到大桥的长度将是(　　)
A． 大于15 km
B． 等于15 km
C． 小于15 km
D． 飞机飞行越快，大桥将变得越长
12.惯性系S中有一边长为l的正方形(如下图所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是(　　)
A．　　　　
B．
C．　　　　
D．
13.关于光的本性，下列说法错误的是(　　)
A． 光的波粒二象性说明光既与宏观中波的运动相同，又与宏观中粒子的运动相同
B． 大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性
C． 光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性
D． 光既有波动性，又具有粒子性，二者并不矛盾
14.如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c．强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光速的传播速度为(　　)
A． 0.4c
B． 0.5c
C． 0.9c
D． 1.0c
15.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

二、计算题(共3小题)
16.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．
17.电子的静止质量为me，加速后的电子相对实验室的速度是c(c为光速)，在实验室中观察到的加速后电子的质量是多大？
18.在静止系中的正方立体每边长L0，另一坐标系以相对速度v平行于立方体的一边运动．问在后一坐标系中的观察者测得的立方体体积是多少？
三、填空题(共2小题)
19.设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
20.普朗克提出了能量子与频率成________(填“正比”或“反比”)的观点，如果能量子的能量用ε来表示，它的数值等于辐射光子的频率ν乘以一个常量h，即________，h称作普朗克常量，实验测得h＝________ J·s.
四、简答题(共1小题)
21.考虑以下四个问题：(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速是多少？
(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动时，人看到的光速是多少？
(3)参考系O′相对于参考系O以速度v向左运动时，人看到的光速是多少？
(4)根据狭义相对论理论，在上述三种情况下光速应该是多少？

答案解析
1.【答案】D
【解析】普朗克是量子力学的奠基者，被称为量子力学之父．
2.【答案】B
【解析】
3.【答案】C
【解析】根据公式τ＝可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．
4.【答案】C
【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．
虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静质量，光子不是实物粒子，没有静质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．
光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．
5.【答案】A
【解析】
6.【答案】C
【解析】电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为在它被加速的最初阶段，它做匀加速直线运动．随着电子的速度越来越大，接近光速时，相对论效应越来越大，质量加大，它不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用．
7.【答案】A
【解析】在火箭A看来，地面和火箭B都高速远离自己，由τ＝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．
8.【答案】B
【解析】
9.【答案】A
【解析】狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描述运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等．所以只有选项A正确．
10.【答案】B
【解析】根据狭义相对论m＝可知，在宏观物体的运动中，v?c，所以m变化不大，而不是因为质量太大或无法测量．
11.【答案】C
【解析】由于飞机相对大桥是运动的，因此在飞机上观察者看来，大桥要缩短，故C正确．
12.【答案】C
【解析】由l＝l0可知沿速度方向即x轴方向的长度变短了，而垂直于速度方向，即y轴上的边长不变，故C对．
13.【答案】A
【解析】光的波粒二象性是微观世界特有的规律，既不能理解成宏观概念中的波，也不能把光子简单看成宏观概念中的粒子．
14.【答案】D
【解析】根据光速不变原理，在任何参照系中测量的光速都是c，D正确．
15.【答案】D
【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．
16.【答案】0.6 m
【解析】由尺缩效应知：l＝l0，将l0＝1.0 m，v＝0.8c代入得到l＝0.6 m.
17.【答案】1.67me
【解析】m＝＝≈1.67me，即以c运动的电子的质量约是电子静止质量的1.67倍．
18.【答案】L
【解析】本题中立方体相对于坐标系以速度v运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为L＝L0
测得立方体的体积为
V＝LL＝L.
19.【答案】k　
【解析】由E＝mc2得＝＝k，所以m＝km0.
由m＝得＝＝k，
得v＝c.
20.【答案】正比　ε＝hν　6.63×10－34
【解析】
21.【答案】(1)c　(2)c＋v　(3)c－v　(4)都是c
【解析】根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是c＋v，第三种情况应是c－v，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，三种情况光速都应是c.