鲁科版 高中物理 必修2 第6章 相对论与量子论初步 寒假复习题word版含解析

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鲁科版 高中物理 必修2 第6章 相对论与量子论初步 寒假复习题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.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
2.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
3.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
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.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
6.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
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.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
9.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
10.两相同的米尺，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
二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
11.(多选)对光的认识，以下说法正确的是(　　)
A． 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B． 个别光子的行为表现为波动性，大量光子的行为表现为粒子性
C． 光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D． 光的波粒二象性应理解为在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显
12.(多选)下列叙述的情况正确的有(　　)
A． 光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体
B． 光是波，与橡皮绳上的波相似
C． 光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的
D． 光子在空间各点出现的可能性大小(概率)，可以用波动的规律来描述
13.（多选）甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是(　　)
A． 甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大
B． 甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小
C． 乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度大
D． 乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度小
14.(多选)下列说法正确的是(　　)
A． 光是一种电磁波
B． 光是一种概率波
C． 光子相当于高速运动的质点
D． 光的直线传播只是宏观近似规律


分卷II
三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
15.一个原来静止的电子，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？
16.如果真空中的光速为c＝3.0×108m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108m/s时，质量为3 kg．当它的速度为1.8×108m/s时，质量为多少？
17.一个静止质量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？
18.1947年，在用乳胶研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称做介子，质量约为电子质量的273.27倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称作π＋或π－.若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ0＝2.56×10－8s，设π±介子以0.9c速率运动，求从实验室参考系观测到该粒子的平均寿命．



答案
1.【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．
2.【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．
3.【答案】B
【解析】
4.【答案】A
5.【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．
6.【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．
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】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．
9.【答案】C
10.【答案】A
11.【答案】AD
12.【答案】CD
【解析】光具有波动性，但不是经典理论中的波，光具有粒子性，也不是传统概念中的粒子．光与物质作用时，即发生能量交换时，不是连续进行的，而是“一份一份”进行的，表现出粒子性；光在空间的分布规律符合波动规律，表现出波动性．因此，A、B错误，C、D正确．
13.【答案】BD
【解析】对甲来说，他看到火车内的尺子是静止的，故长度为公式中的l，他观察到乙手中的尺子是运动的，看到的长度相当于公式中的l′，由l′＝l，得l′＜l，故甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小，故A错误、B正确；同理，乙看到自己手中的尺子是静止的，长度为l，他观察到甲手中的尺子是运动的，看到的长度为l′，由l′＝l得l′＜l，故乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小，故C错误、D正确．
14.【答案】ABD
【解析】不能把光波看做是宏观力学中的介质波、连续波，它实质上是电磁波、概率波；也不能把光子看做宏观世界中的实物粒子、质点．
15.【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%．
16.【答案】2.25 kg
【解析】根据狭义相对论，m＝，由题意知
m1＝，m2＝
所以＝＝＝，
所以m2＝m1＝2.25 kg．
17.【答案】1.000 000 05 kg
【解析】根据狭义相对论，m＝
m＝kg＝1.000 000 05 kg．
18.【答案】5.87×10－8s
【解析】由钟慢效应知τ＝，
将τ0＝2.56×10－8s，v＝0.9c代入得到τ≈5.87×10－8s.