鲁教版物理高中必修2第6章《相对论与量子论初步》测试卷word版含答案

第6章《相对论与量子论初步》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.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
2.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
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.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



5.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



6.一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，若都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大(　　)



A． 摩托车　　　　　　
B． 有轨电车
C． 两者都增加
D． 都不增加



7.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



8.当物体以很大速度运动时，它的质量与静止质量m0的关系是m＝，此时它的动能应该是(　　)



A．mv2
B．m0v2
C．mc2－m0c2
D． 以上说法都不对



9.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
10.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



11.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



12.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
13.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



14.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．



15.光子的能量是由下列哪个物理量决定的(　　)



A． 光的波长
B． 光的频率
C． 光的传播速度
D． 介质的性质



二、计算题(共3小题)
16.一个原来静止的电子，经高压加速后速度为v＝6×106m/s．问电子的质量是增大了还是减小了？改变了百分之几？
17.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．
18.一个静止质量m0＝1 kg的物体，与地球一起绕太阳公转的速度为30 m/s，在相应的惯性参考系中，观测者测得该物体的质量为多少？
三、简答题(共1小题)
19.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】B
【解析】
2.【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．
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】A
【解析】
5.【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．
6.【答案】B
【解析】对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入；而摩托车的能量却是它自己带来的．能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车．能量与质量相对应，所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度的增加而增大．
7.【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．
8.【答案】C
【解析】
9.【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．
10.【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．
11.【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．
12.【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．
13.【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．
14.【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．
15.【答案】B
【解析】光子的能量ε＝hν，h是普朗克常量，故光子的能量与光子的频率成正比，所以B正确，A、C、D错误．
16.【答案】增大了　0.02%
【解析】根据爱因斯坦的狭义相对论得，运动后的质量增大了，且
m＝＝≈1.000 2m0
所以改变的百分比为×100%＝0.02%．
17.【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.
18.【答案】1.000 000 05 kg
【解析】根据狭义相对论，m＝
m＝kg＝1.000 000 05 kg．
19.【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.