高中物理人教版选修3-4能力提升测试卷 ：第十五章相对论简介 章末检测+Word版含答案
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-4能力提升测试卷 ：第十五章相对论简介 章末检测+Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 12.6KB | ||
| 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 | 2019-06-01 18:15:27 | ||
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文档简介
高中物理人教版选修3-4能力提升测试卷
第十五章相对论简介 章末检测
(时间：60分钟；满分：100分)
一、单项选择题(本题共5个小题，每小题6分，共30分)
1．有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是( )
A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了
B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了
C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了
D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了
2．回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是( )
A．加速器功率有限，不能提供足够大的能量
B．加速器内无法产生磁感应强度足够大的磁场
C．加速器内无法产生电场强度足够大的电场
D．速度增大使粒子质量增大，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速
3．用相对论的观点判断下列说法不正确的是( )
A．时间和空间都是绝对的，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
B．在地面上的人看来，以 10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的
C．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度v?c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
4．(2016·常州高二检测)有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200 km/h)，时钟B放在高速旋转的圆盘边缘，随圆盘一起转动，其向心加速度约为2 000g，时钟C放在中子星附近。关于这三只钟的变慢情况，下列说法正确的是( )
A．三只钟均明显变慢
B．时钟B和时钟C明显变慢，时钟A的变化不明显
C．三只钟的快慢都一样
D．时钟A和时钟B没有受到强引力作用，都不变慢
5．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
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分)
6．迈克耳孙－莫雷实验说明了以下哪些结论( )
A．以太不存在
B．光速的合成满足经典力学法则
C．光速不变
D．光速是相对的，与参考系的选取有关
7．设某人在速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是( )
A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C．在垂直飞船前进方向的地面上的观察者看到这一光速是c
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
8．一个物体静止时质量为m0，能量为E0，速度为v时，质量为m，能量为E，动能为Ek，下列说法正确的是( )
A．物体速度为v时能量E＝mc2
B．物体速度为v时动能Ek＝mc2
C．物体速度为v时动能Ek＝mv2
D．物体速度为v时动能Ek＝(m－m0)c2
三、非选择题(本题共4小题，共52分)
9．(10分)一观察者测得运动着的米尺为0.5 m长，求此米尺以多大的速度移动。
10．(12分)一核弹含20 kg的钚，爆炸后生成的静止质量比原来小。求爆炸中释放的能量。
11．(14分)长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向上长度缩短。一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度从一观测站的上空飞过。光速c＝3×108 m/s。
(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？
(2)飞船上的宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？
12．(16分)如果将电子由静止加速到速率为0.10c，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c加速到0.90c，又需对它做多少功？已知电子静止质量m＝9.1×10－31 kg，光速c＝3×108 m/s。
答 案
1．解析：选D 时间延缓效应与相对运动的方向无关，静止参考系的时间是固有时间，v为相对运动速度，由Δt＝ ＞Δτ可知，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动就变慢了，D正确。
2．解析：选D 回旋加速器带电粒子运动的周期为T＝，当粒子速度比较小时，可以认为其质量是不变的，那么其周期也不变。但当粒子的速度很大，接近光速时，其质量明显增大，周期也发生了明显变化，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速，故D正确。
3．解析：选A 按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由Δt＝可知，运动的时钟变慢了，但飞船的钟相对观察者静止，时钟准确，B正确；由l＝l0 可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当v ?c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D也正确。
4．解析：选B 火车的速度相对光速而言很小，时钟变慢不明显，故A错误；B钟有很大的加速度，C钟受强引力作用，都明显变慢，故B正确，C、D错误。
5．解析：选A 狭义相对论的基本假设是：一切物理规律在不同的惯性参考系中都是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以选项A正确。
6．解析：选AC 迈克耳孙－莫雷实验证明了光速不变的原理，同时也说明以太作为光速的参考系是不存在的。
7．解析：选CD 根据光速不变原理可知，C、D正确。
8．解析：选AD 物体具有的与质量对应的能量称为质能，E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，A、D正确，B、C错误。
9．解析：以观察者为一参考系测得的长度为l，以米尺为另一参考系，测得米尺的长度为l′，
根据公式l＝l′，
可得：v＝c
c＝3.0×108 m/s，l′＝1 m，l＝0.5 m
所以：v＝0.866c＝2.60×108 m/s。
答案：2.60×108 m/s
10．解析：由爱因斯坦质能关系可得释放的能量。
爆炸前后质量变化：Δm＝×20 kg＝0.002 kg
释放的能量为：ΔE＝Δmc2＝0.002×(3×108)2 J＝1.8×1014 J。
答案：1.8×1014 J
11．解析：(1)观测站测得船身的长度为
L＝L0＝90 m＝54 m
观测站测得飞船通过观测站的时间间隔为
Δt＝＝ s＝2.25×10－7 s
(2)飞船上的宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为
Δt＝＝ s＝3.75×10－7 s
答案：(1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s
12．解析：由相对论的动能表达式和质速关系可得，当电子速率从v1增加到v2时，电子动能的增量为
ΔEk＝Ek2－Ek1
＝(m2c2－m0c2)－(m1c2－m0c2)
＝(m2－m1)c2
＝m0c2
根据动能定理，当v1＝0，v2＝0.10c时，外力所做的功为
W＝ΔEk≈4.1×10－16 J
当v1＝0.80c，v2＝0.90c时，外力所做的功为
W′＝ΔE′k≈5.1×10－14 J
答案：4.1×10－16 J 5.1×10－14 J
第十五章相对论简介 章末检测
(时间：60分钟；满分：100分)
一、单项选择题(本题共5个小题，每小题6分，共30分)
1．有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是( )
A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了
B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了
C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了
D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了
2．回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是( )
A．加速器功率有限，不能提供足够大的能量
B．加速器内无法产生磁感应强度足够大的磁场
C．加速器内无法产生电场强度足够大的电场
D．速度增大使粒子质量增大，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速
3．用相对论的观点判断下列说法不正确的是( )
A．时间和空间都是绝对的，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
B．在地面上的人看来，以 10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的
C．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度v?c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
4．(2016·常州高二检测)有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200 km/h)，时钟B放在高速旋转的圆盘边缘，随圆盘一起转动，其向心加速度约为2 000g，时钟C放在中子星附近。关于这三只钟的变慢情况，下列说法正确的是( )
A．三只钟均明显变慢
B．时钟B和时钟C明显变慢，时钟A的变化不明显
C．三只钟的快慢都一样
D．时钟A和时钟B没有受到强引力作用，都不变慢
5．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
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分)
6．迈克耳孙－莫雷实验说明了以下哪些结论( )
A．以太不存在
B．光速的合成满足经典力学法则
C．光速不变
D．光速是相对的，与参考系的选取有关
7．设某人在速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是( )
A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C．在垂直飞船前进方向的地面上的观察者看到这一光速是c
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
8．一个物体静止时质量为m0，能量为E0，速度为v时，质量为m，能量为E，动能为Ek，下列说法正确的是( )
A．物体速度为v时能量E＝mc2
B．物体速度为v时动能Ek＝mc2
C．物体速度为v时动能Ek＝mv2
D．物体速度为v时动能Ek＝(m－m0)c2
三、非选择题(本题共4小题，共52分)
9．(10分)一观察者测得运动着的米尺为0.5 m长，求此米尺以多大的速度移动。
10．(12分)一核弹含20 kg的钚，爆炸后生成的静止质量比原来小。求爆炸中释放的能量。
11．(14分)长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向上长度缩短。一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度从一观测站的上空飞过。光速c＝3×108 m/s。
(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？
(2)飞船上的宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？
12．(16分)如果将电子由静止加速到速率为0.10c，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c加速到0.90c，又需对它做多少功？已知电子静止质量m＝9.1×10－31 kg，光速c＝3×108 m/s。
答 案
1．解析：选D 时间延缓效应与相对运动的方向无关，静止参考系的时间是固有时间，v为相对运动速度，由Δt＝ ＞Δτ可知，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动就变慢了，D正确。
2．解析：选D 回旋加速器带电粒子运动的周期为T＝，当粒子速度比较小时，可以认为其质量是不变的，那么其周期也不变。但当粒子的速度很大，接近光速时，其质量明显增大，周期也发生了明显变化，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速，故D正确。
3．解析：选A 按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由Δt＝可知，运动的时钟变慢了，但飞船的钟相对观察者静止，时钟准确，B正确；由l＝l0 可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当v ?c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D也正确。
4．解析：选B 火车的速度相对光速而言很小，时钟变慢不明显，故A错误；B钟有很大的加速度，C钟受强引力作用，都明显变慢，故B正确，C、D错误。
5．解析：选A 狭义相对论的基本假设是：一切物理规律在不同的惯性参考系中都是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以选项A正确。
6．解析：选AC 迈克耳孙－莫雷实验证明了光速不变的原理，同时也说明以太作为光速的参考系是不存在的。
7．解析：选CD 根据光速不变原理可知，C、D正确。
8．解析：选AD 物体具有的与质量对应的能量称为质能，E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，A、D正确，B、C错误。
9．解析：以观察者为一参考系测得的长度为l，以米尺为另一参考系，测得米尺的长度为l′，
根据公式l＝l′，
可得：v＝c
c＝3.0×108 m/s，l′＝1 m，l＝0.5 m
所以：v＝0.866c＝2.60×108 m/s。
答案：2.60×108 m/s
10．解析：由爱因斯坦质能关系可得释放的能量。
爆炸前后质量变化：Δm＝×20 kg＝0.002 kg
释放的能量为：ΔE＝Δmc2＝0.002×(3×108)2 J＝1.8×1014 J。
答案：1.8×1014 J
11．解析：(1)观测站测得船身的长度为
L＝L0＝90 m＝54 m
观测站测得飞船通过观测站的时间间隔为
Δt＝＝ s＝2.25×10－7 s
(2)飞船上的宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为
Δt＝＝ s＝3.75×10－7 s
答案：(1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s
12．解析：由相对论的动能表达式和质速关系可得，当电子速率从v1增加到v2时，电子动能的增量为
ΔEk＝Ek2－Ek1
＝(m2c2－m0c2)－(m1c2－m0c2)
＝(m2－m1)c2
＝m0c2
根据动能定理，当v1＝0，v2＝0.10c时，外力所做的功为
W＝ΔEk≈4.1×10－16 J
当v1＝0.80c，v2＝0.90c时，外力所做的功为
W′＝ΔE′k≈5.1×10－14 J
答案：4.1×10－16 J 5.1×10－14 J