四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：6.2狭义相对论的两个基本假设 达标作业（含解析）

6.2狭义相对论的两个基本假设
1．对相对论的基本认识，下列说法正确的是
A．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快
D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
2．历史上很多物理学家对物理学的发展做出了重要的贡献，下面有关描述符合物理学史实的是
A．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术
B．爱因斯坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观
C．查德威克发现了电子，揭开了人类探究原子结构的序幕
D．德布罗意提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难
3．2017年5月3日，中国科学技术大学潘建伟教授发布，利用高品质质量子点单光子源构建了世界首台单光子量子计算机．关于经典力学与量子力学的适用范围，下列说法正确的是
A．从宏观物体到微观的光子，经典力学都可以描述其运动规律
B．从地面上的物体到天体的运动,都服从经典力学的规律
C．经典力学认为生命过程的持续时间与运动状态有关
D．量子力学不能用来描述高速电子的运动
4．下面说法中正确的是（
）
①当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；
②当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；
③当普朗克常量h（6.63×10-34
J·s）可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别；
④当普朗克常量h（6.63×10-34
J·s）不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别.
A．①③
B．②④
C．①④
D．②③
5．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比（
）
A．运动时的质量比静止时的质量大
B．运动时的质量比静止时的质量小
C．运动时的质量与静止时的质量相等
D．是两个不同的概念，无法比较
6．迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待．该行星的温度在0℃到40℃之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍，公转周期为13个地球日．“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍．设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（
）
A．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B．如果人到了该行星，其体重是地球上的倍
C．该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍
D．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短
7．下列说法中正确的是(　　)
A．万有引力可以用狭义相对论作出正确的解释
B．电磁力可以用狭义相对论作出正确的解释
C．狭义相对论是惯性参考系之间的理论
D．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架
8．根据气体吸收谱线的红移现象推算,有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%,即每秒24万千米．下列结论正确的是(　　)
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c
B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上测得它发出的光的速度是c
9．根据气体吸收谱线的红移现象推算,有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%,即每秒24万千米．下列结论正确的是(　　)
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c
B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上测得它发出的光的速度是c
10．迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1－581c”却很值得我们期待．该行星的温度在到之间，质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍，公转周期为13个地球日．“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍．设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则(　　)
A．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B．如果人到了该行星，其体重是地球上的倍
C．该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍
D．由于该行星公转速度比地球大，地球上的物体如果被带上该行星，其质量会稍有变化
11．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．
12．电子的静止质量m0＝9.11×10－31kg，经电压加速后速率为0.94c，求电子的相对论质量。
13．静止长度为2
m的物体，以0.8c的速度沿长度方向相对某观察者匀速运动时，此观察者测量该物体的长度为多少？若该物体静止时的质量为m0，那么此时它的质量为多少？
参考答案
1．A
【解析】
A．相对论认为：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，故A正确．
B．由可知，质量与能量相互联系，但质量与能量是两个不同的物理量，不能说质量就是能量，能量就是质量，故B错误；
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢．故C错误；
D．我们发现竖直向上高速运动的球，水平方向上没有变化，竖直方向变短了，故D错误；
故选A．
【点睛】
本题关键是记住相对论有关时间间隔的相对性公式、相对论质量公式，明确相对论的等效原理．质量与能量是两个不同的物理量，它们间存在联系．
2．B
【解析】赫兹用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术，选项A错误；爱因斯坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观，选项B正确；
汤姆孙发现了电子，揭开了人类探究原子结构的序幕，选项C错误；普朗克提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难，选项D错误；故选B.
3．B
【解析】
经典力学不可描述微观粒子的运动规律，故A错误；从地面上的物体到天体的运动,都服从经典力学的规律，故B正确；经典力学认为生命过程的持续时间与运动状态无关，故C错误；量子力学能用来描述高速电子的运动，故D错误．所以B正确，ACD错误．
4．A
【解析】当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，故经典力学是适用的，故①正确；当物体运动速度接近光速时,相对论物理学和经典物理学的结论有很大的不同，②错误；当普朗克常量不能忽略不计时，量子效应不能忽略，量子力学和经典力学的结论不同，故③正确，④错误；故选A.
5．A
【解析】由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故A正确，BCD错误，故选A.
6．B
【解析】
试题分析：设恒星“Gliese581”的质量为M恒，半径为R，行星的为M1，半径为R1，地球的质量为M2，半径为R2，该，，在行星“Gl-581c”发生卫星的第一宇宙速度，由则该行星第一宇宙速度，同理地球上发射卫星的第一宇宙速度，，所以A选项错误；知，，如果人到了该行星，其体重是地球上的2倍，B选项正确；由，解得该行星与“Gliese581”的距离是，同理日地距离故该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍，故C选项错误；由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，相对该行星静止，其长度一定不改变，故D选项错误．
考点：万有引力定律线速度周期
7．BCD
【解析】ABD、万有引力与电磁力有很多相似之处，万有引力理论可以纳入广义相对论，不能纳入狭义相对论的框架，故A错误，BD正确；
C、狭义相对论是建立在惯性参考系之上的，故C正确。
故选：BCD。
8．CD
【解析】
根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样．在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c，与光源或观察者的运动无关．所以在类星体上测得它发出的光的速度是c，在地球上上测得它发出的光的速度是c，故CD正确，AB错误．
9．CD
【解析】
根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样．在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c，与光源或观察者的运动无关．所以在类星体上测得它发出的光的速度是c，在地球上上测得它发出的光的速度是c，故CD正确，AB错误．
10．BD
【解析】当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，由得
，M是行星的质量，R是行星的半径，则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为．故A错误；由万有引力近似等于重力，得，得行星表面的重力加速度为，则得该行星表面与地球表面重力加速度之比为，所以如果人到了该行星，其体重是地球上的2倍．故B正确；根据万有引力提供向心力，列出等式可得：
行星“G1-58lc”公转周期为13个地球日．将已知条件代入解得：行星“G1-58lc”的轨道半径与地球轨道半径r行G：r日地=，故C错误；根据相对论原理可知，由于该行星公转速度比地球大，地球上的物体如果被带上该行星，其质量会稍有变化，选项D正确；故选BD.
点睛：本题行星绕恒星、卫星绕行星的类型，建立模型，根据万有引力提供向心力，万有引力近似等于重力进行求解．
11．k；
【解析】
根据相对论的知识，静止物体的能量是E=m0c?(m0是静止时的质量),运动时的能量E′=mc?（m为运动时的质量）
E′/E=K
m/m0=K；由相对论的质量关系式，解得．
12．2.69×10－30kg
【解析】由狭义相对论知
13．1.2
m
【解析】由相对论长度公式可知此观察者测量该物体的长度：
由相对论质量公式可知物体的质量：