2019-2020学年鲁科版选修3-4 第六章相对论和天体物理 达标作业（解析版)

第六章相对论和天体物理
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是（　　）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学己经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
2．经典力学理论适用于解决( 　　)
A．宏观高速问题
B．微观低速问题
C．宏观低速问题
D．微观高速问题
3．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福发现电子 B．汤姆孙提出原子核式模型
C．所有原子核都是由质子和中子组成 D．质量越大的恒星寿命越短
4．关于经典力学，下列说法错误的是
A．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定
B．经典力学可看作相对论、量子力学在一定条件下的特殊情形
C．经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用
D．经典力学对高速运动的微观粒子不适用
5．下列关于经典力学和相对论的说法，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．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
6．下列说法正确的是
A．传感器是把非电信息转换成电信息的器件或装置
B．真空中的光速在不同惯性系中测得的数值是不相同的
C．紫外线常用于医院和食品消毒，是因为它具有显著的热效应
D．波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率小于波源的频率
7．下列说法不正确的是（ ）
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C．光的偏振现象证实了光是横波。
D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
8．下列说法中正确的是( )
A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
9．下列说法正确的是_________
A．做简谐运动的物体，当速度为正时，位移一定为负，加速度一定为正
B．当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅最大
C．夜晩，高速公路上的路牌在车灯的照射下特別明亮是利用了光的干涉
D．电磁波的接收是利用了电谐振把有用信号选择出来
E. 狭义相对论中假设在不同惯性参考系中，物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的
10．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（ ）
A．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了
C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-v
D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光
11．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以u＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过.
(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)航天员测得飞船自身通过观测站的时间间隔是多少？
12．带正电的π介子是一种不稳定的粒子，当它静止时，平均寿命为2.5×10－8 s，然后就衰变为一个μ子和一个中微子.今有一束π介子，在实验室中测得它的速率为u＝0.99c，并测出它从产生到衰变通过的平均距离为52 m.
(1)问这些测量结果是否一致？
(2)计算相对于π介子静止的参考系中π介子的平均寿命是多少？
13．半人马星座α星是太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016m.设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间.若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多长时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多长？
14．甲、乙两架太空战机以相同的速度在一条直线上匀速飞行，甲向乙发出一条无线电指令，乙显示经过t0时间接受到指令，已知光速为c，则在甲、乙看来，该无线电指令传播的速度_______c(选填>、=、<)； 地面指挥中心认为从甲发出指令到乙接受到指令的时间间隔是t，t___t0(选填>、=、<)
15．—列火车的长度与某直线隧道长度相同，若火车接近光速穿过隧道，地面观察者甲看 到车头刚与隧道出口平齐时，车尾____________（选填在隧道外，与进口平齐，隧道内）；列车内观察者乙看到车头刚与隧道出口平齐时，车尾____________（选填在隧道外，与进口平齐，隧道内）；
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用。故AB错误；
C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变。故C错误；
D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，故D正确。
2．C
【解析】
试题分析：经典力学的局限性是宏观物体及低速运动．当达到高速时，经典力学就不在适用，C正确；
考点：考查了经典力学适用范围
3．D
【解析】
【详解】
A．汤姆逊发现电子，故A错误；
B．卢瑟福提出原子核式模型，故B错误；
C．原子核一般由质子和中子构成，但氕的原子核都不含中子，只有1个质子，故C错误；
D．恒星的寿命和它的质量体积有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈，故D正确；
4．A
【解析】
【详解】
相对论、量子力学的提出，没有否定经典力学，只是对力学的完善；经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学。
A．描述与分析不符，故A符合题意
B．描述与分析相符，故B不符题意
C．描述与分析相符，故C不符题意
D．描述与分析相符，故D不符题意
5．D
【解析】
经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；
6．A
【解析】
【详解】
A.传感器是把被测非电信息转换为电信息的装置，故选项A正确；
B.根据光速不变原理知在不同惯性系中，光在真空中传播速度大小相等，故选项B错误；
C.紫外线常用于医院和食品消毒，但它不具有显著的热效应，反而红外线才是显著的热效应，故选项错误；
D.根据多普勒效应，当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会增加，观察者接收到的频率大于波源的频率，故选项D错误。
7．B
【解析】
【详解】
A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的薄膜干涉，故选项A正确；
B、玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故选项B错误；
C、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象能证明光是横波，故选项C正确；
D、可以通过迈克尔孙?莫雷实验得出：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：光速不变原理，故选项D正确；
不正确的故选项B。
8．D
【解析】
【详解】
A项：根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；
B项：均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故B错误；
C项：在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，光的波长减小，则干涉条纹间距变窄，故C错误；
D项：根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故D正确。
9．BDE
【解析】
【详解】
做简谐运动的物体，当速度为正时，位移可能为正，也可能为负，加速度可能为正，也可能为负，选项A错误；当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅最大，出现共振现象，选项B正确；夜晩，高速公路上的路牌在车灯的照射下特別明亮是全反射现象，选项C错误；电磁波的接收是利用了电谐振把有用信号选择出来，选项D正确；狭义相对论中假设在不同惯性参考系中，物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的，选项E正确；故选BDE.
10．A
【解析】
【分析】
利用相对论的重要结论，如时间变慢、长度收缩假说、质速关系式和质能关系式分析现象.
【详解】
A．由爱因斯坦的长度收缩原理，可知运动的速度v越大，测出的距离越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；故A正确.
B．由时间变慢假说，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；故B错误.
C．根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c；故C错误.
D．甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；故D错误.
故选A.
【点睛】
本题考查了爱因斯坦的相对论知识，明确不同参考系中光速不变，在接近光速的参考系中时间变慢，长度变短，质量变大.
11．（1） （2）
【解析】
【详解】
（1）观测站测得船身的长度为，通过观测站的时间间隔为；
（2）航天员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为.
12．（1）一致（2）
【解析】
【详解】
（1）根据时间间隔的相对性，当介子以的速率相对实验室运动时，在实验室中测得的平均寿命应为；
在实验室中测得π介子通过的平均距离约为，考虑到实验误差，这一计算结果与测量结果一致；
（2）在相对介子静止的参考系中观察，实验室的运动速率为，而在实验室中测得π介子通过的距离为，
则在相对介子静止的参考系中测得实验室通过的距离；
实验室通过l所用的时间就是π介子从产生到衰变的时间，即π介子的平均寿命为.
13．9年 0.4年
【解析】
选地球为惯性系，飞船往返一次所需时间为：t＝=s=2.87×108s=9年.选飞船为惯性系，设飞船上时钟时间为t′，根据钟慢效应得：t=＝9年，解得：t′＝0.4年.
思路分析：根据爱因斯坦的相对论，先计算出以地球为惯性参考系时飞船往返一次的时间，然后根据根据爱因斯坦的相对论的尺缩效应，代入数据解题
试题点评：本题考查了爱因斯坦的相对论中的尺缩效应，理解公式是关键
14．= <
【解析】
【详解】
[1]根据光速不变原理，两战机飞行的速度是相等的，则光相对于它们的速度都是c，
[2]根据相对论的尺缩效应可知，地面指挥中心观测到此刻甲、乙之间的距离小于甲乙之间实际的距离，即：
l＜l0
所以
15．隧道内 隧道外
【解析】
【详解】
根据“相对论效应”的“动尺变短”，即一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，所以地面观察者甲看到火车长度变短，车头刚与隧道出口平齐时，车尾在隧道内；列车内观察者乙看到隧道长度变短，车头刚与隧道出口平齐时，车尾在隧道外；