2020高中物理 章末過關(guān)檢測（五）（含解析）-4

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE9-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末過關(guān)檢測（五)(時間:60分鐘，滿分：100分）一、選擇題(本題共8小題，1～5題為單項選擇題，6~8題為多項選擇題，每小題6分,共48分）1．愛因斯坦相對論的提出,是物理學(xué)思想的重大革命，因為它（）A．揭示了時間、空間并非絕對不變的屬性B．借鑒了法國科學(xué)家拉瓦錫的學(xué)說C．否定了牛頓力學(xué)的原理D．修正了能量、質(zhì)量互相轉(zhuǎn)化的理論解析：狹義相對論和廣義相對論揭示了時空的可變性，使人們能進一步去研究高速運動的物體．答案:A2．一高速列車通過洞口為圓形的隧道，列車上的司機對隧道的觀察結(jié)果為（)A．洞口為橢圓形,隧道長度變短B．洞口為圓形、隧道長度不變C．洞口為橢圓形、隧道長度不變D．洞口為圓形，隧道長度變短解析:據(jù)狹義相對論理論可知，隧道在長度上變短,但在垂直于火車運動方向上不變化．答案：D3．根據(jù)相對論判斷下列說法正確的是（）A．狹義相對論全面否定了經(jīng)典力學(xué)理論B．如果物體在地面上靜止不動,任何人在任何參考系里面測出該物體的長度都是一樣的C．由E＝mc2可知，質(zhì)量可轉(zhuǎn)變成能量D．物體速度越大，質(zhì)量也越大解析:相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)理論，而是使經(jīng)典力學(xué)理論的使用范圍更加清楚了，A錯；在不同參考系里測量同一物體的長度,測量值是不同的，B錯;E＝mc2指明了物質(zhì)能量與質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系，物體質(zhì)量與能量不能轉(zhuǎn)化，C錯；由m＝eq\f(m0，\r(1－\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f(v，c))）2））可知D對．答案：D4．一艘太空飛船靜止時的長度為30m，它以0.6c(cA．飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30mB．地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30mC．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于cD．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c解析：飛船上的觀測者相對飛船靜止,測得飛船的長度為飛船靜止時的長度l0＝30m，選項A錯誤；地球上的觀測者與飛船有相對運動，測得飛船的長度l＝l0eq\r（1－\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f（0.6c,c）))2)＜l0，故應(yīng)小于30m，選項B正確；狹義相對論的一個基本假設(shè)是光速不變原理，即飛船上和地球上的觀測者測得的光信號速度都等于c，選項C、D錯誤．答案:B5．有三只完全相同的時鐘，時鐘A放在高速行駛的火車上(火車時速200km/h)，時鐘B放在高速旋轉(zhuǎn)的圓盤邊緣,隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，其向心加速度約為2000g，時鐘CA．三只鐘均明顯變慢B．時鐘B和時鐘C明顯變慢,時鐘A的變化不明顯C．三只鐘的快慢都一樣D．時鐘A和時鐘B沒有受到強引力作用,都不變慢解析:火車的速度相對光速而言很小，時鐘變慢不明顯，故A錯誤；B鐘有很大的加速度，C鐘受強引力作用，都明顯變慢，故B正確,C、D錯誤．答案：B6．如圖所示是黑洞的示意圖，黑洞是質(zhì)量非常大的天體,由于質(zhì)量很大，引起了其周圍的時空彎曲，從地球上觀察,我們看到漆黑一片．那么關(guān)于黑洞，你認(rèn)為正確的是（）A．內(nèi)部也是漆黑一片，沒有任何光B．內(nèi)部光由于引力的作用發(fā)生彎曲，不能從黑洞中射出C．內(nèi)部應(yīng)該是很亮的D．如果有一個小的星體經(jīng)過黑洞，將會被吸引進去解析：由廣義相對論可知B、C、D正確．答案：BCD7．下列問題需要用相對論來進行解釋的是()A．“嫦娥一號”的運動軌跡的計算B．噴氣式飛機的空中運行C．人造太陽的反應(yīng)過程D．紅矮星的演變過程解析:凡是高速、微觀、強引力問題都需要用相對論來進行解釋；C選項中的過程屬于微觀的情況,D選項中的過程屬于強引力的情況．答案:CD8．用相對論的觀點判斷下列說法，其中正確的是（）A．時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B．在地面上看,以10km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變快，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準(zhǔn)確的C．在地面上的人看來,以10km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變短，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些D．當(dāng)物體運動的速度v遠(yuǎn)小于c時，“長度收縮”和“時間膨脹”效果可忽略不計解析：時間和空間都是相對的,沒有絕對準(zhǔn)確的時間和空間,所以A錯誤．由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f（v,c))）2）可知兩處的人都感覺l＜l0，所以C正確．由尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)公式可知，當(dāng)v遠(yuǎn)小于c時，尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)都可以忽略不計，所以B錯誤，D正確．答案：CD二、非選擇題（本題共4小題，共52分）9．（12分）一艘宇宙飛船的船身長度為L0＝90m，相對地面以u＝0.8c（1）觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少?（2）航天員測得船自身通過觀測站的時間間隔是多少?解析：(1）觀測站測得船身的長度為L＝L0eq\r（1－\f(u2，c2))＝90eq\r(1－0.82)m＝54m，通過觀測站的時間間隔為Δt＝eq\f(L,u)＝eq\f（54m,0。8c)＝2.25×10－7s。(2）航天員測得飛船船身通過觀測站的時間間隔為Δt′＝eq\f（L0，u）＝eq\f(90m,0.8c)＝3.75×10－7s。答案：(1）2.25×10－7s（2)3。75×10－7s10．（12分)如果將電子由靜止加速到速率為0。10c，需對它做多少功？如果將電子由速率為0.80c加速到0。90c，又需對它做多少功？已知電子靜止質(zhì)量m＝9。1×10－31kg，光速解析：由相對論的動能表達式和質(zhì)速關(guān)系可得，當(dāng)電子速率從v1增加到v2時，電子動能的增量為ΔEk＝Ek2－Ek1＝(m2c2－m0c2)－(m1c2－m0c2）＝(m2－m1)c2＝m0c2eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f（1,\r（1－\f(v\o\al（2,2），c2）))－\f(1，\r(1－\f(v\o\al（2,1），c2）)）））。根據(jù)動能定理,當(dāng)v1＝0,v2＝0。10c時,外力所做的功為W＝ΔEk≈4。1×10－16J當(dāng)v1＝0.80c，v2＝0。90c時，外力所做的功為W′＝ΔE′k≈5。1×10－14J.答案:4。1×10－16J5.1×10－14J11．（14分）人馬星座α星是離太陽系最近的恒星，它距地球4.3×1016m．設(shè)有一宇宙飛船自地球往返于人馬星座α星之間．若宇宙飛船的速度為解析：以地球上的時鐘計算：Δt＝eq\f(s,v)＝eq\f（2×4.3×1016,0.999×3×108）s≈2.87×108s≈9年；若以飛船上的時鐘計算：因為Δt＝eq\f（Δτ,\r（1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f（v,c)）)2）），所以得Δτ＝Δteq\r（1－\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f（v，c)))2)＝2.87×108×eq\r(1－0.9992)s≈1。28×107s≈0.4年．答案：9年0。4年12．(14分）設(shè)想地球上有一觀察者測得一宇宙飛船以0。6c的速率向東飛行，5s后該飛船將與一個以0。8(1）飛船中的人測得彗星將以多大的速率向它運動？(2）從飛船中的時鐘來看，還有多少時間允許它離開航線，以避免與彗星相撞？解析:(1)取地球為S系，飛船為S′系，向東為x軸正向．則S系相對S′系的速度v＝－0。6c，彗星相對S系的速度ux＝－0。8c。由相對論速度變換公式可求得慧星相對飛船的速率u′x＝eq\f（v＋ux,1＋\f(vux,c2））≈－0。946c,即彗星以0.946c的速率向飛船靠近．（2）把t0＝t′0＝0時的飛船狀態(tài)視為一個事件，把飛船與彗星相