高中物理人教版4本冊總復(fù)習(xí) 學(xué)業(yè)分層測評20

學(xué)業(yè)分層測評(二十)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下列關(guān)于狹義相對性原理的說法中不正確的是()A．狹義相對性原理是指力學(xué)規(guī)律在一切參考系中都成立B．狹義相對性原理是指一切物理規(guī)律在一切參考系中都成立C．狹義相對性原理是指一切物理規(guī)律在所有慣性系中都成立D．狹義相對性原理與伽利略相對性原理沒有區(qū)別E．相對性原理對一切自然規(guī)律都適用【解析】根據(jù)狹義相對性原理的內(nèi)容，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的．一定要注意它和伽利略相對性原理的區(qū)別，即狹義相對性原理中的“規(guī)律”是一切物理規(guī)律，而經(jīng)典相對性原理中的“規(guī)律”只是指經(jīng)典物理學(xué)的規(guī)律，范圍要小許多．【答案】ABD2．關(guān)于狹義相對論的兩個假設(shè)，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：23570154】A．在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．在不同的慣性參考系中，力學(xué)規(guī)律都一樣，電磁規(guī)律不一樣C．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的D．真空中的光速在不同的慣性參考系中是有差別的E．物體的位移、速度以及電場強(qiáng)度等物理量可能因所選擇的參考系的不同而不同，但是它們所遵從的物理規(guī)律卻是同樣的【解析】狹義相對論的兩個假設(shè)分別是狹義相對性原理和光速不變原理，選項(xiàng)A、C、E正確．【答案】ACE3．根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的相對性原理，下列結(jié)論正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：23570155】A．任何力學(xué)規(guī)律在慣性系中都是相同的B．同一力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中可能不同C．在一個慣性參考系里不能用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參考系是否在勻速運(yùn)動D．在一個慣性參考系里可以用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參考系是否在勻速運(yùn)動E．如果牛頓運(yùn)動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系，相對于一個慣性系做勻速直線運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系【解析】經(jīng)典力學(xué)的相對性原理是力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，故A、C、E正確，B、D錯誤．【答案】ACE4．在地面附近有一高速飛過的火箭，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象，以下說法正確的是()A．地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進(jìn)程變快了B．地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進(jìn)程變慢了C．火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進(jìn)程均無變化D．火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時間進(jìn)程變慢了E．火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進(jìn)程均有變化【解析】根據(jù)“尺縮效應(yīng)”“動鐘變慢”原理，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進(jìn)程變慢了，A錯誤，B正確；根據(jù)相對性，火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時間進(jìn)程變慢了，D正確；火箭上的人與火箭之間無相對運(yùn)動，故火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進(jìn)程均無變化，C正確，E錯誤．【答案】BCD5．A、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，對于在飛機(jī)上的人觀察結(jié)果，下列說法正確的是()A．A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B．A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E．A飛機(jī)上的人觀察B飛機(jī)的長度和時間進(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是相對足球場靜止時的長度)，可以看出，速度越大，“動尺變短”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)有相對運(yùn)動，所以E正確．【答案】BDE6．如圖15-1-2所示，強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為________．圖15-1-2【解析】由狹義相對論的基本假設(shè)：光速不變原理，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的．【答案】c7．人馬星座α星是離太陽系最近的恒星，它距地球×1016m.設(shè)有一宇宙飛船往返于地球和人馬星座α星之間．若宇宙飛船的速度為，按地球上的時鐘計算，飛船往返一次需多少時間？如以飛船上的時鐘計算，往返一次的時間又為多少？【導(dǎo)學(xué)號：23570156】【解析】以地球上的時鐘計算Δt＝eq\f(s,v)＝eq\f(2××1016,×3×108)s≈×108s≈9年；若以飛船上的時鐘計算：因?yàn)棣＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))，所以得Δt′＝Δteq\r(1－\f(v,c)2)＝×108×eq\r(1－s≈×107s≈年．【答案】9年年．8．有一太空船以的速度飛越“月球太空站”．一科學(xué)家在月球上量得運(yùn)動中的太空船長度為200m，此太空船最后在月球上登陸，此科學(xué)家再度測量靜止的太空船的長度，他測量的結(jié)果如何？【解析】在月球上測得運(yùn)動的飛船的長度為l，靜止飛船的長度為l0，依據(jù)狹義相對論的長度收縮效應(yīng)關(guān)系式，有l(wèi)＝l0eq\r(1－\f(v,c)2)所以l0＝eq\f(lc,\r(c2－v2))＝eq\f(200c,\r(c2－)m≈333m.【答案】333m[能力提升]9．在某地發(fā)生兩件事，靜止位于該地的甲測得時間間隔為4s，若相對甲做勻速直線運(yùn)動的乙測得時間間隔為5s，則乙相對于甲的運(yùn)動速度是多少？【導(dǎo)學(xué)號：23570157】【解析】由題意可知，Δt′＝4s，Δt＝5s，由公式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))得v＝eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Δt′,Δt)))2)c＝eq\f(3,5)c.【答案】eq\f(3,5)c10．如圖15-1-3所示，你站在水平木桿AB的中央附近，并且看到木桿落在地面上時是兩端同時著地的，所以，你認(rèn)為這木桿是平著落到了地面上；若此時飛飛小姐正以接近光速的速度從你前面掠過，她看到B端比A端先落地，因而她認(rèn)為木桿是向右傾斜著落地的．她的看法是________的．(填“正確”或“錯誤”)．圖15-1-3【解析】當(dāng)飛飛小姐掠過木桿時，在她看來，木桿不僅在下落，而且還在朝她運(yùn)動，正好像星體朝你的飛船運(yùn)動一樣．因此，在你看來同時發(fā)生的兩個事件，在飛飛小姐看來首先在B端發(fā)生．到底在A和B處的兩個事件是同時發(fā)生，還是在B處先發(fā)生？這一問題是沒有意義的．因?yàn)檫\(yùn)動是相對的，對運(yùn)動的描述取決于選擇的參考系．對于你來說木桿是平著下落的，對飛飛小姐來說木桿是向右斜著下落的，雖然難以置信，但你和她都是正確的．【答案】正確11．帶正電的π介子是一種不穩(wěn)定的粒子，當(dāng)它靜止時，平均壽命為×10－8s，然后就衰變?yōu)橐粋€μ子和一個中微子．今有一束π介子，在實(shí)驗(yàn)室中測得它的速率為u＝，并測出它從產(chǎn)生到衰變通過的平均距離為52m.【導(dǎo)學(xué)號：23570158】(1)問這些測量結(jié)果是否一致？(2)計算相對于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)時間間隔的相對性，當(dāng)π介子以u＝的速率相對實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動時，在實(shí)驗(yàn)室中測得的平均壽命應(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，這一計算結(jié)果與測量結(jié)果一致．(2)在相對π介子靜止的參考系中觀察，實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)動速率為u＝，而在實(shí)驗(yàn)室中測得π介子通過的距離為l0＝52m，則在相對π介子靜止的參考系中測得實(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所用的時間就是π介子從產(chǎn)生到衰變的時間，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．宇宙射線中有一種叫做μ子的粒子，在與μ子相對靜止的慣性參考系中觀測到，它平均經(jīng)過2×10－6s(其固有壽命)就衰變?yōu)殡娮雍椭形⒆樱?，這種μ子在大氣中運(yùn)動的速度非常大，可以達(dá)到v＝×108m/s＝.請分析，μ子在大氣中可以運(yùn)動多遠(yuǎn)的距離？【解析】已知Δt′＝2×10－6s，v＝×108m/s.如果按照經(jīng)典物理來看，μ子從