上海市龙柏高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：新时空观的确立 单元测试题（含解析）

新时空观的确立
1．下列说法正确的是（ ）
A．变化的磁场周围一定产生变化的电场
B．在电磁波谱中由于y射线的贯穿能力极强，所以在医学上可用来透视人体
C．爱因斯坦相对论认为，物体的质量随物体速度的增加而增大
D．光在真空中的运动速度在不同的惯性系中测得的数值是不同的
2．关于经典力学和狭义相对论，下面说法正确的是
A．经典力学适用于宏观、高速运动的物体
B．光速不变原理是狭义相对论基本假设之一
C．狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论
D．狭义相对论认为不同的惯性参考系中，一切物理规律形式不同
3．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
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．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
6．下列说法正确的是（）（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象
B．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场
E. 狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关
7．以下说法中正确的是 （　　）
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
C．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽
8．下列说法正确的是． （ ）
A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现像，露珠呈现的彩色是光的色散现像，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现像
B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样
D．相对论认为：竖直向上高速运动的球，无论谁去观察在水平方向上都会变扁
E.在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短
9．下列说法正确的是_____
A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象
B．向人体内发射频率己知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场
E.狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关
10．小行星以速度u高速飞向地球的同时发出频率为ν的光，则________．
A．该光相对小行星的速度为c＋u
B．该光相对小行星的速度为c
C．地球上接收到的小行星所发光的频率大于ν
D．地球上接收到的小行星所发光的频率等于ν
11．世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论，得出了一些不同于经典力学的观念和结论．例如，在经典力学中，认为物体的质量___________(填“不变”或“变化”)，而狭义相对论指出质量随着速度的增大而__________(填“增大”或“减小”)．
12．20世纪初期，著名物理学家爱因斯坦提出了_______，改变了经典力学的一些结论．如在经典力学中，物体的质量是_____的，而狭义相对论指出质量随着物体速度变化而______；也是在这这个时期，科学家建立了_____________，这个理论能够正确地描述微观粒子的运动规律．
13．13．一个静止质量m0＝1 kg的物体，与地球一起绕太阳公转的速度为30 km/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？
14．电子的静止质量m0＝9.11×10－31 kg.
(1)试用焦和电子伏为单位来表示电子的静质能．
(2)静止电子经过106 V电压加速后，其质量和速率各是多少？
15．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c)
参考答案
1．C
【解析】根据麦克斯韦电磁场理论：变化的电场一定产生磁场；但均匀变化的电场只能产生恒定的磁场；故A错误；γ射线的贯穿能力极强，x光才用来透视人体．故B错误；根据爱因斯坦的狭义相对论认为，物体运动时的质量会随着物体运动速度的增大而增加，故C正确；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D错误．故选C.
2．B
【解析】A、经典力学只适用于宏观世界，低速运动，故A错误；
B、光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故B正确；
C、经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故C错误；
D、狭义相对论认为不同的惯性参考系中，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，故D错误；
故选B。
【点睛】考查狭义相对论的几个基本结论，应该记住这几个结论并理解它们。
3．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.
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．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
6．ABD
【解析】因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象，选项A正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理，选项B正确； 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项C错误；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场，选项D正确；狭义相对论基本假设是：不同的惯性参考系中光速是不变的；所有惯性系中基本规律都是等价的；故E错误；故选ABD.
7．BD
【解析】光的偏振现象说明光是一种横波，而不是纵波，故A错误；相对论认为：空间和时间与物质的运动快慢有关，故B正确；麦克斯韦预言了电磁波，而赫兹证实电磁波的存在，故C错误；光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，波长变长，则由△x=λ，可知，条纹间距变宽，故D正确；故选BD．
8．ACE
【解析】
肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现像，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现像，现象A正确；光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，全息照相不是利用全反射，是和光的干涉有关的结果，故B错误．做双缝干涉实验时，红光的波长大于绿光，根据可知，用绿光照射单缝，在光屏上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样，选项C正确；相对论认为：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；在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，周期变小，则波长变短，选项E正确；故选ACE.
9．ABD
【解析】
因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，根据明显衍射的条件可知，声波比较容易产生衍射现象，故A正确；测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理，故B正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，故C错误；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场，故D正确；根据狭义相对论中光速不变原理，可知，在所有惯性参照系中光速是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关，故E错误．故选ABD.
10．BC
【解析】
A、B项：小行星发光时光相对小行星静止，所以该光相对小行星的速度为c，故B正确；
C、D项：根据多普勒效应可知，当光源靠近观察者时接收到的光频率大于ν，故C正确．
11． 不变 增大
【解析】在经典力学中，认为物体的质量不变，而狭义相对论指出质量随着速度的增大而增大。
12．狭义相对论 不变 变化 量子力学
【解析】
根据爱因斯坦的相对论，可知质量、长度、时间都是相对的，它们的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变；在经典力学中，物体的质量是不变的；经典力学适用于低速运动、宏观物体．不适用于高速和微观物体．量子力学能够正确地描述微观粒子的运动规律．
13．1．000 000 05 kg
【解析】根据狭义相对论，m＝
m＝kg＝1．000 000 05 kg
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14．(1)8.2×10－14 J　0.51 MeV　(2)2.95m0　0.94c
【解析】(1)由质能方程得：
E＝mc2＝9.11×10－31×(3×108)2 J＝8.2×10－14 J＝eV＝0.51 MeV.
(2)由能量关系得：eU＝(m－m0)c2，解得m＝＋m0＝kg＋9.11×10－31 kg＝2.69×10－30 kg＝2.95 m0.
结果表明速度已非常大，所以.
解得：v＝c ＝3×108×m·s－1＝0.94c.
点睛：本题考查了电子的静质能、电子质量与速度，应用质能方程、相对论公式即可解题，解题时注意单位换算．
15．0.99995c
【解析】设当粒子的速率为v时才有
由相对论质量公式根据
解得：