高中物理滬科版4第五章新時(shí)空觀的確立 章末綜合測(cè)評(píng)第5章

章末綜合測(cè)評(píng)(五)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分)1.在狹義相對(duì)論中，下列說法正確的是()A.所有慣性系中基本規(guī)律都是等價(jià)的B.在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)C.在不同慣性系中，光在真空中沿不同方向傳播速度不相同D.質(zhì)量、長度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果不隨物體與觀察者的相對(duì)狀態(tài)的改變而改變E.時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)【解析】根據(jù)相對(duì)論的觀點(diǎn)：在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是相同的；且在一切慣性系中，光在真空中的傳播速度都相等；質(zhì)量、長度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果會(huì)隨物體與觀察者的相對(duì)狀態(tài)的改變而改變.故正確選項(xiàng)為A、B.在狹義相對(duì)論中，時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，E正確.【答案】ABE2.關(guān)于廣義相對(duì)論，下列說法中正確的是()A.萬有引力可以用廣義相對(duì)論作出正確的解釋B.慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等，它們遵從相同的規(guī)律C.廣義相對(duì)論是慣性參考系之間的理論D.萬有引力理論無法納入廣義相對(duì)論的框架E.太陽的引力場會(huì)使周圍空間發(fā)生彎曲【解析】萬有引力可以納入廣義相對(duì)論的框架，可以用廣義相對(duì)論作出正確的解釋，A對(duì)、D錯(cuò)；慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等，遵從相同的規(guī)律，B對(duì)；廣義相對(duì)論是非慣性參考系之間的理論，C錯(cuò).太陽的引力場會(huì)使周圍空間發(fā)生彎曲，E對(duì).【答案】ABE3.下列說法中正確的是()A.在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的，這就是廣義相對(duì)性原理B.在不同的參考系中，物理規(guī)律都是不同的，例如牛頓運(yùn)動(dòng)定律僅適用于慣性參考系C.一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)，這就是著名的等效原理D.一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)，這就是著名的等效原理E.物體的運(yùn)動(dòng)速度不能無限增加【解析】由廣義相對(duì)性原理和等效原理的內(nèi)容知A、D正確.由狹義相對(duì)論結(jié)論知E正確.【答案】ADE4.以下說法中正確的是()A.矮星表面的引力很強(qiáng)B.時(shí)鐘在引力場弱的地方比在引力場強(qiáng)的地方走得快些C.在引力場越強(qiáng)的地方，物體長度越長D.在引力場強(qiáng)的地方，光譜線向綠端偏移E.引力場越強(qiáng)，時(shí)鐘變慢的效應(yīng)越明顯【解析】因矮星體積很小，質(zhì)量卻不小，所以矮星表面引力很強(qiáng)，故A正確；根據(jù)廣義相對(duì)論的結(jié)論可知，引力場越強(qiáng)，時(shí)間進(jìn)程越慢，物體長度越短，故B正確，C錯(cuò)誤；在引力場強(qiáng)的地方，光譜線向紅端偏移，稱為“引力紅移”，故D錯(cuò)誤.引力場越強(qiáng)，時(shí)鐘變慢的效應(yīng)越明顯，E正確.【答案】ABE5.下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀說法正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中，同時(shí)是絕對(duì)的，即在一個(gè)參考系中的觀察者在某一時(shí)刻觀察到的兩個(gè)事件，對(duì)另一參考系中的觀察者來說也是同時(shí)發(fā)生的B.在經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中，時(shí)間間隔是絕對(duì)的，即任何事件(或物體的運(yùn)動(dòng))所經(jīng)歷的時(shí)間，在不同的參考系中測(cè)量都是相同的，而與參考系的選取無關(guān)C.在經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中，空間間隔是相對(duì)的，即如果各個(gè)參考系中用來測(cè)量長度的標(biāo)準(zhǔn)相同，那么空間兩點(diǎn)距離與參考系選取有關(guān)D.經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀就是一個(gè)絕對(duì)的時(shí)空觀，時(shí)間與空間、物體的運(yùn)動(dòng)無關(guān)E.絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為，參考系不同，某事件經(jīng)歷的時(shí)間也會(huì)不同【解析】經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀認(rèn)為，時(shí)間、空間均是絕對(duì)的，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).同時(shí)也是絕對(duì)的，即在一個(gè)參考系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，對(duì)不同參考系中的觀察者來說也是同時(shí)發(fā)生的，故A、B、D均正確，C、E錯(cuò)誤.【答案】ABD6.用相對(duì)論的觀點(diǎn)判斷，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：38910066】A.時(shí)間和空間都是絕對(duì)的，在任何參考系中一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)物體的長度總不會(huì)改變B.在地面上的人看來，以10km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會(huì)變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時(shí)鐘是準(zhǔn)確的C.在地面上的人看來，以10km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變窄，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(yùn)動(dòng)的速度v?c時(shí)，“時(shí)間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計(jì)E.狹義相對(duì)論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)在任何情況下都不再適用【解析】按照相對(duì)論的觀點(diǎn)，時(shí)間和空間都是相對(duì)的，A錯(cuò)誤；由Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))可知，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了，但飛船中的鐘相對(duì)飛船中的觀察者靜止，時(shí)鐘準(zhǔn)確，B正確；由l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2)可知，地面上的人看飛船和飛船上的人看地面上的人都沿運(yùn)動(dòng)方向長度減小，C正確；當(dāng)v?c時(shí)，“時(shí)間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計(jì)，故D也正確.在宏觀、低速情況下，經(jīng)典力學(xué)仍適用，E錯(cuò)誤.【答案】BCD7.在地面附近有一高速飛行的火箭，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象中正確的是()A.地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了B.地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了C.火箭上的人觀察到火箭的長度和時(shí)間進(jìn)程均無變化D.火箭上的人看地面物體長度變短，時(shí)間進(jìn)程變慢了【解析】由表達(dá)式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))，可知Δt＞Δt′，一個(gè)相對(duì)我們做高速運(yùn)動(dòng)的慣性系中發(fā)生的物理過程，在我們看來，它所經(jīng)歷的時(shí)間比在這個(gè)慣性系中直接觀察到的時(shí)間長，慣性系速度越大，我們觀察到的物理過程所經(jīng)歷的時(shí)間越長，故B、C、D正確.【答案】BCD、B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場的長軸方向在其上空高速飛過，且vA＞vB，對(duì)于在飛機(jī)上的人觀察結(jié)果，下列說法正確的是()飛機(jī)上的人觀察到足球場的長度比B飛機(jī)上的人觀察到的大飛機(jī)上的人觀察到足球場的長度比B飛機(jī)上的人觀察到的小C.兩飛機(jī)上的人觀察到足球場的長度相同D.兩飛機(jī)上的人觀察到足球場的寬度相同飛機(jī)上的人觀察B飛機(jī)的長度和時(shí)間進(jìn)程均有微小變化【解析】由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)(其中l(wèi)0是相對(duì)足球場靜止時(shí)的長度)，可以看出，速度越大，“動(dòng)尺變短”的效應(yīng)越明顯，選項(xiàng)B正確；但是足球場的短軸與飛機(jī)速度方向垂直，所以兩飛機(jī)上的人觀察到足球場的寬度相同.因A、B兩飛機(jī)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以E正確.【答案】BDE二、非選擇題(本題共4小題，共52分)9.(10分)(1)假設(shè)宇宙飛船是全封閉的，宇航員和外界沒有任何聯(lián)系，宇航員如何判斷使物體以某一加速度下落的力到底是引力還是慣性力？(2)在一個(gè)加速運(yùn)動(dòng)的參考系中觀察，光束會(huì)彎曲嗎？引力對(duì)光束的效應(yīng)告訴我們什么？【解析】(1)宇宙飛船中的物體受到以某一加速度下落的力可能是由于受到某個(gè)星體的引力，也可能是由于宇宙飛船正在加速飛行.兩種情況的效果是等價(jià)的，所以宇航員無法判斷使物體以某一加速度下落的力是引力還是慣性力，即一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系是等價(jià)的.(2)在一個(gè)加速運(yùn)動(dòng)的參考系中觀察，光束會(huì)彎曲，因?yàn)榧铀龠\(yùn)動(dòng)的參考系中出現(xiàn)的慣性力等效于引力，使得光線發(fā)生彎曲.引力對(duì)光束的效應(yīng)說明，引力的存在使空間變形.【答案】見解析10.(12分)一艘宇宙飛船的船身長度為L0＝90m，相對(duì)地面以u(píng)＝的速度在一觀測(cè)站的上空飛過.(1)觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？(2)航天員測(cè)得飛船自身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：38910067】【解析】(1)觀測(cè)站測(cè)得船身的長度為L＝L0eq\r(1－\f(u2,c2))＝90eq\r(1－m＝54m，通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔為Δt＝eq\f(L,u)＝eq\f(54m,＝×10－7s.(2)航天員測(cè)得飛船船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔為Δt′＝eq\f(L0,u)＝eq\f(90m,＝×10－7s.【答案】(1)×10－7s(2)×10－7s11.(14分)帶正電的π介子是一種不穩(wěn)定的粒子，當(dāng)它靜止時(shí)，平均壽命為×10－8s，然后就衰變?yōu)橐粋€(gè)μ子和一個(gè)中微子.今有一束π介子，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得它的速率為u＝，并測(cè)出它從產(chǎn)生到衰變通過的平均距離為52m.(1)問這些測(cè)量結(jié)果是否一致？(2)計(jì)算相對(duì)于π介子靜止的參考系中π介子的平均壽命是多少？【解析】(1)根據(jù)時(shí)間間隔的相對(duì)性，當(dāng)π介子以u(píng)＝的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動(dòng)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得的平均壽命應(yīng)為Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(u,c)2))＝eq\f×10－8,\r(1－2))s≈×10－7s.在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得π介子通過的平均距離約為d＝uΔt＝××108××10－7m≈53m，考慮到實(shí)驗(yàn)誤差，這一計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果一致.(2)在相對(duì)π介子靜止的參考系中觀察，實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)動(dòng)速率為u＝，而在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得π介子通過的距離為l0＝52m，則在相對(duì)π介子靜止的參考系中測(cè)得實(shí)驗(yàn)室通過的距離為l＝l0eq\r(1－\f(u,c)2)＝52×eq\r(1－m＝m.實(shí)驗(yàn)室通過l所用的時(shí)間就是π介子從產(chǎn)生到衰變的時(shí)間，即π介子的平均壽命為Δt＝eq\f(l,u)＝eq\f,××108)s＝×10－8s.【答案】(1)一致(2)×10－8s12.(16分)宇宙射線中有一種叫做μ子的粒子，在與μ子相對(duì)靜止的慣性參考系中觀測(cè)到，它平均經(jīng)過2×10－6s(其固有壽命)就衰變?yōu)殡娮雍椭形⒆?但是，這種μ子在大氣中運(yùn)動(dòng)的速度非常大，可以達(dá)到v＝×108m/s＝.請(qǐng)分析μ子在大氣中可以運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)的距離？【解析】已知Δt′＝2×10－6s，v＝×108