高中物理-第十五章-相對(duì)論簡(jiǎn)介-綜合測(cè)試(含解析)新人教版選修3-4-新人教版高中選修3-4物理試題

wordword/word第十五章《相對(duì)論簡(jiǎn)介》綜合測(cè)試時(shí)間：90分鐘總分為：100分一、選擇題(1～7為單項(xiàng)選擇，8～12為多項(xiàng)選擇，每一小題4分，共48分)1．一艘大船在平靜的大洋中勻速行駛，一個(gè)人在其密閉的船艙內(nèi)向各個(gè)不同的方位做立定跳遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)，并想由此來(lái)判斷船航行的方向，假定他每次做的功一樣，如下說(shuō)法正確的答案是(C)A．如果向東跳得最遠(yuǎn)，如此船向東行駛B．如果向東跳得最近，如此船向東行駛C．他向各個(gè)方向跳的最大距離一樣，不能由此判斷船航行的方向D．他向各個(gè)方向跳的最大距離不同，但不能由此判斷船航行的方向2．如果你以接近于光速的速度朝一星體勻速飛行，你可以覺(jué)察下述哪些變化(D)A．你的質(zhì)量在增加B．你的心臟跳動(dòng)在慢下來(lái)C．你在變小D．你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度3．關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀的如下說(shuō)法中不正確的答案是(A)A．時(shí)間和空間是相互聯(lián)系和影響的B．同時(shí)發(fā)生的事件對(duì)任何參考系都是同時(shí)的C．在任何參考系中測(cè)量的時(shí)間間隔和空間距離都是一樣的D．物體的質(zhì)量是恒定不變的解析：經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間都是不變的．4．愛(ài)因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)思想的重大革命，因?yàn)樗?A)A．揭示了時(shí)間、空間并非絕對(duì)不變的屬性B．借鑒了法國(guó)科學(xué)家拉瓦錫的學(xué)說(shuō)C．否認(rèn)了牛頓力學(xué)原理D．修正了能量、質(zhì)量互相轉(zhuǎn)化的理論5．宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行，如果希望把這一路程縮短為3光年，如此他所乘火箭相對(duì)地球的速度為(C)A．0.5c B．0.6cC．0.8c D．0.9c解析：由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)，代入數(shù)值可求得v＝0.8c.6．1905年，愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了“相對(duì)論〞，提出了著名的質(zhì)能方程，下面涉與對(duì)質(zhì)能方程理解的幾種說(shuō)法中正確的答案是(A)A．假設(shè)物體能量增大，如此它的質(zhì)量增大B．假設(shè)物體能量增大，如此它的質(zhì)量減少C．假設(shè)核反響過(guò)程質(zhì)量減小，如此需吸收能量D．假設(shè)核反響過(guò)程質(zhì)量增大，如此會(huì)放出能量解析：由E＝mc2可知，假設(shè)E增大，如此m增大；假設(shè)E減小，如此m減小，A正確，B錯(cuò)誤；假設(shè)m減小如此E減小，釋放能量，假設(shè)m增大如此E增大，吸收能量，C、D均錯(cuò)誤．7．如下列圖，假設(shè)一輛由超強(qiáng)力電池供電的摩托車和一輛普通有軌電車，都被加速到接近光速；在我們的靜止參考系中進(jìn)展測(cè)量，哪輛車的質(zhì)量將增大(B)A．摩托車 B．有軌電車C．兩者都增加 D．都不增加解析：在相對(duì)論中普遍存在一種誤解，即認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量總是隨速度增加而增大；當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量要趨于無(wú)窮大．其實(shí)物體質(zhì)量增大只是發(fā)生在給它不斷地輸入能量的時(shí)候，而不一定是增加速度的時(shí)候．對(duì)有軌電車，能量通過(guò)導(dǎo)線從發(fā)電廠源源不斷地輸入；而摩托車的能源卻是它自己帶的．能量不斷從外界輸入有軌電車，但沒(méi)有能量從外界輸給摩托車．能量對(duì)應(yīng)于質(zhì)量，所以有軌電車的質(zhì)量將隨速度增加而增大，而摩托車的質(zhì)量不會(huì)隨速度增加而增大．有趣的是，如果沒(méi)有能量散失，有軌電車所增加的質(zhì)量恰好和發(fā)電廠損失的質(zhì)量相等；而摩托車和駕駛員所增加的質(zhì)量將被電池失去的質(zhì)量所抵消，所以總質(zhì)量不變．8．關(guān)于質(zhì)量和長(zhǎng)度如下說(shuō)法中正確的答案是(BD)A．物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)任何關(guān)系，是物體本身的屬性B．物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較低的情況下，忽略變化不計(jì)C．物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，是物體本身的屬性D．物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較低的情況下，忽略變化不計(jì)解析：由狹義相對(duì)論可知，物體的質(zhì)量和長(zhǎng)度都隨其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而變化，當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，這種相對(duì)論效應(yīng)比擬顯著，速度較低時(shí)，變化可忽略不計(jì)，時(shí)間和空間均與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相聯(lián)系．9．如下對(duì)于經(jīng)典力學(xué)的局限性的說(shuō)法中正確的答案是(AB)A．經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用受到物體運(yùn)動(dòng)速率的限制B．牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象C．量子力學(xué)的建立是對(duì)經(jīng)典力學(xué)的否認(rèn)D．現(xiàn)代物理學(xué)的開展使經(jīng)典力學(xué)失去了存在的價(jià)值解析：量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的適用范圍不同，并不能相互否認(rèn)，C錯(cuò)；對(duì)低速宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，用經(jīng)典力學(xué)處理更方便實(shí)用，D錯(cuò)．10．接近光速飛行的飛船和地球上各有一只一樣的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢，如下說(shuō)法正確的有(AC)A．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快D．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢解析：相對(duì)論告訴我們，運(yùn)動(dòng)的鐘會(huì)變慢，由于飛船上的人觀測(cè)飛船上的鐘是靜止的，觀測(cè)到地球上的鐘是運(yùn)動(dòng)的，因此飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘相對(duì)于地球上的鐘快，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；同樣，地球上的人觀測(cè)到飛船上的鐘是運(yùn)動(dòng)的，地球上的鐘是靜止的，因此地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘比飛船上的鐘快，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．11．你站在一條長(zhǎng)木桿的中央附近，并且看到木桿落在地上時(shí)是兩頭同時(shí)著地．所以，你認(rèn)為這木桿是平著落到了地上．而此時(shí)飛飛同學(xué)正以接近光速的速度從木桿前面向右掠過(guò)，她看到B端比A端先落地(A端在左，B端在右)，因而她認(rèn)為木桿是向右傾斜著落地．她的看法是(AC)A．對(duì)的B．錯(cuò)的C．她應(yīng)感覺(jué)到木桿在朝她運(yùn)動(dòng)D．她應(yīng)感覺(jué)到木桿在遠(yuǎn)離她運(yùn)動(dòng)解析：當(dāng)飛飛同學(xué)掠過(guò)木桿時(shí)，在她看來(lái)，木桿不僅在下落，而且還在朝她運(yùn)動(dòng)，因此，在你看來(lái)，同時(shí)發(fā)生的兩件事，在飛飛同學(xué)看來(lái)，首先在B端發(fā)生．12．如下說(shuō)法中正確的答案是(BC)A．如果木星上有一件事情發(fā)生，地球上的人可能同時(shí)看到B．地球上的人看到的是木星上很久以前發(fā)生的事C．對(duì)地面上的觀察者來(lái)說(shuō)，快速行駛的列車上，車頭和車尾上的人不能同時(shí)看到車中間發(fā)生的事D．對(duì)地面上的觀察者來(lái)說(shuō)，快速行駛的列車上，車頭和車尾上的人能同時(shí)看到車中間發(fā)生的事二、計(jì)算題(共52分)13．(8分)A、B、C是三個(gè)完全一樣的時(shí)鐘，A放在地面上，B、C分別放在兩個(gè)火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB<vC.地面上的觀察者認(rèn)為哪個(gè)時(shí)鐘走得最慢？哪個(gè)走得最快？答案：C鐘走得最慢，A鐘走得最快解析：地面上的觀察者認(rèn)為C鐘走得最慢，因?yàn)樗鄬?duì)于觀察者的速度最大．根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))可知，相對(duì)于觀察者的速度v越大，其上的進(jìn)程越慢．地面上的鐘v＝0，它所記錄的兩事件的時(shí)間間隔最大，即地面上的鐘走得最快．14．(8分)π－介子是一種不穩(wěn)定的粒子，從它產(chǎn)生到它衰變?yōu)棣蹋樽咏?jīng)歷的時(shí)間即為它的壽命，已測(cè)得靜止π－介子的平均壽命t0＝2×10－8s．某加速器產(chǎn)生的π－介子以速率v＝0.98c相對(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動(dòng)．求：π－介子衰變前在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)的平均距離．答案：29.5m解析：t0和v，根據(jù)時(shí)間延緩效應(yīng)公式，就可計(jì)算介子在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的平均壽命，進(jìn)而便可求得它的運(yùn)動(dòng)距離．解答如下：對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的觀察者來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)的π－介子的壽命t＝eq\f(t0,\r(1－\f(v,c)2))＝1.005×10－7s，因此，π－介子衰變前在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)的距離為d＝vt＝0.98c×1.005×10－7m＝29.5m.15．(8分)原長(zhǎng)為15m的飛船以v＝9×103m/s的速率相對(duì)地面勻速飛行時(shí)，從地面上測(cè)量，它的長(zhǎng)度是多少？假設(shè)飛船的速率v＝0.95c，從地面上測(cè)量，它的長(zhǎng)度又是多少？答案：14.999999998m4.68m解析：對(duì)于該題的解答關(guān)鍵是要明確長(zhǎng)度的收縮效應(yīng)公式，明確其中各量的物理意義，并能熟練運(yùn)用．由L＝L0eq\r(1－\f(v2,c2))可得，L＝L0eq\r(1－\f(v2,c2))＝14.999999998m，差異很難看出；而當(dāng)速度變?yōu)?.95c時(shí)有，L＝L0eq\r(1－\f(v2,c2))≈4.68m，可見在高速情況下長(zhǎng)度收縮十清楚顯．16．(8分)靜止長(zhǎng)度為2m的物體，以0.8c的速度沿長(zhǎng)度方向相對(duì)某觀察者勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，此觀察者測(cè)量該物體的長(zhǎng)度為多少？假設(shè)該物體靜止時(shí)的質(zhì)量為m0，那么此時(shí)它的質(zhì)量為多少？答案：1.2meq\f(5,3)m0解析：由長(zhǎng)度的相對(duì)性公式l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2)得觀察者測(cè)量的長(zhǎng)度為l＝0.6l0＝1.2m由相對(duì)論質(zhì)量公式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2)).得物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量為m＝eq\f(5,3)m0.17．(10分)2008年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)的一半由日本高能加速器研究機(jī)構(gòu)(KEK)的小林誠(chéng)和京都大學(xué)的益川敏英分享，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了對(duì)稱性破缺的起源，并由此預(yù)言了自然界中至少三個(gè)夸克家族的存在．在歷史上雖然一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“證實(shí)〞夸克的存在，然而單個(gè)的夸克(或?qū)幼?至今未找到，人們始終不識(shí)廬山真面目．對(duì)此，粒子學(xué)家們的解釋是：因?yàn)榭淇?層子)是極不穩(wěn)定的、壽命極短的粒子，它只能在束縛態(tài)內(nèi)穩(wěn)定存在，而不能單個(gè)存在．如果某個(gè)夸克是一種不穩(wěn)定的粒子，已測(cè)得該靜止夸克的平均壽命t0＝6×10－9s．某加速器產(chǎn)生的該夸克以速率v＝0.8c相對(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動(dòng)．請(qǐng)問(wèn)，你能求出該夸克衰變前在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)的平均距離嗎？答案：2.4m解析：對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的觀察者來(lái)說(shuō)，根據(jù)時(shí)間延緩效應(yīng)公式，運(yùn)動(dòng)的夸克的壽命t＝eq\f(t0,\r(1－\f(v,c)2))＝1×10－8s，因此，該夸克衰變前在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)的距離為d＝vt＝0.8c×1×10－8m＝2.4m.18．(10分)2008年9月10日，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)周三完成了首次大型測(cè)試，強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)進(jìn)展了第一次主要測(cè)試并成功實(shí)現(xiàn)了第一束質(zhì)子束流貫穿整個(gè)對(duì)撞機(jī)．LHC將把質(zhì)子加速到具有巨大的能量并進(jìn)展對(duì)撞“粉碎〞，從而模擬大爆炸后不足十億分之一秒的情況．在強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的加速器里面，2束高能粒子流在彼此相撞之前，以接近光速的速度向前傳播．這兩束粒子流分別通過(guò)不同光束管，向相反方向傳播，這兩