人教版選修3-4第十五章相對論簡介 單元檢測word版含解析答案

1、人教版選修3-4 第十五章 相對論簡介 單元檢測 (滿分:100分;時間:90分鐘)一、選擇題(每小題8分,共48分)1.(多選)關(guān)于物體的質(zhì)量,下列說法正確的是()A.在牛頓力學(xué)中,物體的質(zhì)量是保持不變的B.在牛頓力學(xué)中,物體的質(zhì)量隨物體的速度變化而變化C.在相對論力學(xué)中,物體靜止時的質(zhì)量最小D.在相對論力學(xué)中,物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大2.如圖所示,雞蛋和乒乓球都靜止在地面上,關(guān)于二者所具有的能量關(guān)系,下列說法中正確的是()A.雞蛋大B.乒乓球大C.一樣大D.無法進(jìn)行比較3.用相對論的觀點判斷,下列說法不正確的是()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

2、的長度總不會改變B.在地面上的人看來,以10 km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變慢,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10 km/s的速度運動的飛船在運動方向上長度變小,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瘦一些D.當(dāng)物體運動的速度vc時,時間間隔的相對性和長度的相對性可忽略4.假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運行,其內(nèi)站立著一個中等身材的人,站在路旁的人觀察車?yán)锏娜?觀察的結(jié)果是()A.這個人又矮又胖B.這個人又高又瘦C.這個人矮但不胖不瘦D.這個人瘦但不高不矮5.一艘太空飛船靜止時的長度為30 m,它以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行

3、經(jīng)過地球,下列說法正確的是()A.飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mB.地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mC.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c6.已知太陽內(nèi)部進(jìn)行著激烈的熱核反應(yīng),每秒鐘輻射的能量為3.8×1026 J,則可算出()A.太陽的質(zhì)量約為4.2×106 tB.太陽的質(zhì)量約為8.4×106 tC.太陽的質(zhì)量每秒減小約為4.2×106 tD.太陽的質(zhì)量每秒減小約為8.4×106 t二、非選擇題(共52分)7.(10分)如圖所示,某車沿水平方向高速行駛,車廂中

4、央的光源發(fā)出一個閃光,閃光照到了車廂的前、后壁,則地面上的觀察者認(rèn)為該閃光(選填“先到達(dá)前壁”“先到達(dá)后壁”或“同時到達(dá)前后壁”),同時他觀察到車廂的長度比靜止時變(選填“長”或“短”)了。 8.(10分)如圖所示,兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行,相對地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上測得它們相距為L,則A測得兩飛船間的距離(選填“大于”“等于”或“小于”)L,當(dāng)B向A發(fā)出一光信號,A測得該信號的速度為。 9.(16分)半人馬星座中的星是離太陽系最近的恒星,它距地球4.3×1016 m。設(shè)有一艘宇宙飛船往返于地球與星之間。若宇宙飛船的速度為0.999c,按

5、地球上的時鐘計算,飛船往返一次需多少時間?若以飛船上的時鐘計算,往返一次需要的時間又是多少?10.(16分)地球上的一個觀察者,看見一艘飛船A以2.5×108 m/s的速度從他身邊飛過,另一艘飛船B以2.0×108 m/s 的速度跟隨A飛行,求:(1)A上的乘客看到B的相對速度;(2)B上的乘客看到A的相對速度。答案一、選擇題1.ACD在牛頓力學(xué)中,物體的質(zhì)量是保持不變的,故選項A正確,B錯誤;在相對論力學(xué)中,由于物體的速度v不可能達(dá)到光速c,所以v<c,1-vc2<1,根據(jù)m=m01-vc2,可判斷選項C、D均正確。2.A物體所具有的能量和其質(zhì)量有關(guān),根據(jù)質(zhì)能

6、方程,質(zhì)量越大,所具有的能量越大,所以雞蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量。3.A時間和空間都是相對的,選項A的說法錯誤;根據(jù)長度的相對性和時間間隔的相對性知,選項B、C說法正確;當(dāng)vc時,1-vc21,長度的相對性和時間間隔的相對性可忽略,故選項D說法正確。故選A。4.D由長度的相對性可知,路旁的人觀察到車內(nèi)的人變瘦了,但人的身高不變。故選D。5.B飛船上的觀測者相對飛船靜止,則他測得的是飛船靜止時的長度,即30 m,A項錯誤;地球上的觀測者看到飛船是運動的,根據(jù)長度的相對性知他測得的飛船的長度比靜止時的長度小,B項正確;根據(jù)光速不變原理可知飛船上的觀測者和地球上的觀測者,觀測到的光信號速度均

7、為c,C、D項錯誤。6.C根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知,質(zhì)量與能量之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系,根據(jù)太陽每秒鐘輻射的能量,可以計算出太陽的質(zhì)量每秒減小量。太陽每秒鐘內(nèi)因輻射能量而減少的質(zhì)量為m=Ec2=4.2×109 kg=4.2×106 t。二、非選擇題7.答案先到達(dá)后壁短解析地面上的觀察者以地面為參考系,閃光向前、后傳播的速度相對地面是相同的,但是在閃光飛向兩壁的過程中,車廂向前行進(jìn)了一段距離,所以向前的光傳播的路程長些,到達(dá)前壁的時刻也就晚些,即地面上的觀察者認(rèn)為該閃光先到達(dá)后壁。根據(jù)長度的相對性可知,一條沿自身長度方向運動的桿,其長度總比靜止時的長度短,故可以得出觀察者觀察到車

8、廂的長度比靜止時短。8.答案大于c(或光速)解析根據(jù)長度的相對性的關(guān)系式,A測得兩飛船間的距離大于地面上測得的距離L。根據(jù)狹義相對論的光速不變原理,當(dāng)B向A發(fā)出一光信號,A測得該信號的速度為c。9.答案2.87×108 s1.28×107 s解析以地球上的時鐘計算,則t=sv=2×4.3×10160.999×3×108 s=2.87×108 s。若以飛船上的時鐘計算,則=t1-vc2=t1-0.9992=1.28×107 s10.答案(1)-1.125×108 m/s(2)1.125×108 m/s解析(1)A上的乘客看地面上的人以-2.5×108 m/s的速度向后運動,地面上的人看B以2.0×108 m/s的速度向前運動,則A上乘客看到B的相對速度為u=u'+v1+u'vc2=-2.5×108 m/s