人教版高中物理選修3-4第十五章《相對論簡介》單元檢測題含答案解析

絕密★啟用前2019人教版高中物理選修3-4第十五章《相對論簡介》單元檢測題本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分，共100分，考試時間150分鐘。第Ⅰ卷一、單選題(共20小題,每小題3.0分,共60分)1.如圖所示，在一個高速轉(zhuǎn)動的巨大轉(zhuǎn)盤上，放著A、B、C三個時鐘，下列說法正確的是()A．A時鐘走得最慢，B時鐘走得最快B．A時鐘走得最慢，C時鐘走得最快C．C時鐘走得最慢，A時鐘走得最快D．B時鐘走得最慢，A時鐘走得最快2.在高速行進的火車車廂正中的閃光燈發(fā)一次閃光向周圍傳播，閃光到達車廂后壁時，一只小貓在車廂后端出生，閃光到達車廂前壁時，兩只小雞在車廂前端出生．則()A．在火車上的人看來，一只小貓先出生B．在火車上的人看來，兩只小雞先出生C．在地面上的人看來，一只小貓先出生D．在地面上的人看來，兩只小雞先出生3.一張長方形宣傳畫長5m、高3m，平行地貼于鐵路旁邊的墻上，一超高速列車以0.8c的速度路過此宣傳畫，這張畫由司機測量的圖形是()A．邊長為3m的正方形B．長為3m、高為1.8m的長方形C．長為5m、高為1.8m的長方形D．長軸為3m、短軸為1.8m的橢圓形4.按照相對論的觀點，下列說法正確的是()A．物體運動時的質(zhì)量總是小于其靜止時的質(zhì)量B．物體運動時的質(zhì)量總是等于其靜止時的質(zhì)量C．真空中的光速在不同慣性參照系中是不相同的D．真空中的光速在不同慣性參照系中都是相同的5.下列說法正確的是()A．光速不變原理是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一B．由相對論知：m＝，則物體的速度可以達到光速，此時其質(zhì)量為無窮大C．在地面附近有一高速飛過的火箭，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變快了D．根據(jù)廣義相對論原理，力學規(guī)律在不同參考系中是不同的6.關(guān)于狹義相對論，以下說法中正確的是()A．在不同的慣性系中測量，光速是不同的B．在地面上的觀測者看來，接近光速飛行的飛船中，時鐘會變慢C．在地面上的觀測者看來，接近光速飛行的飛船沿速度方向的長度會變長D．牛頓第二定律在不同的慣性系中有不同的表述方式7.世界上有各式各樣的鐘：砂鐘、電鐘、機械鐘、光鐘和生物鐘．既然運動可以使某一種鐘變慢，它一定會使所有的鐘都一樣變慢．這種說法是()A．對的，對各種鐘的影響必須相同B．不對，不一定對所有的鐘的影響都一樣C．A和B分別說明了兩種情況下的影響D．以上說法全錯8.在狹義相對論中，下列說法中哪些是正確的()①一切運動物體相對于觀察者的速度都不能大于真空中的光速；②質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果都隨物體與觀察者的相對運動狀態(tài)而改變；③慣性系中的觀察者觀察一個與他做勻速相對運動的時鐘時，會看到這個時鐘比與他相對靜止的時鐘走得慢些．A．①③是正確的B．①②是正確的C．①②③是正確的D．②③是正確的9.下列說法中不正確的是()A．一根桿的長度不會因為觀察者是否與桿做相對運動而不同，這是經(jīng)典物理學家的觀點B．地面上靜止的人觀察一根沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿靜止時的長度小C．一根桿的長度靜止時為l0，不管桿如何運動，桿的長度均小于l0D．如果兩根平行的桿在沿自己的長度方向上做相對運動，與它們一起運動的兩位觀察者都會認為對方的桿縮短了10.以下說法正確的是()A．光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波B．麥克斯韋的電磁場理論說明有電場就會產(chǎn)生磁場，有磁場就會產(chǎn)生電場C．相對論認為空間和時間與物質(zhì)的運動狀態(tài)無關(guān)D．光導纖維中內(nèi)芯的折射率小于外套的折射率11.某火箭在地面上的長度為L0，發(fā)射后它在地面附近高速(約0.3c)飛過，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．下方地面上的人觀察到火箭上的時間進程變快了B．下方地面上的人觀察到火箭變短了C．火箭上的人觀察到火箭變短了D．火箭上的人看到下方地面上的所有物體都變短了12.據(jù)報道，歐洲大型強子對撞機開足馬力可以把粒子加速到光速的99.9%，單束粒子能量可達到7萬億電子伏特．下列說法正確的是()A．如果繼續(xù)對粒子加速，粒子速度可以達到光速B．如果繼續(xù)對粒子加速，粒子速度可能超過光速C．粒子高速運動時質(zhì)量大于靜止時的質(zhì)量D．粒子高速運動時質(zhì)量小于靜止時的質(zhì)量13.如圖所示，質(zhì)量與身高均相同的甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c(c為光速)的飛船同向運動．則下列說法中正確的是()A．乙觀察到甲身高變高B．甲觀察到乙身高變低C．若甲向乙揮手，則乙觀察到甲動作變快D．若甲向乙發(fā)出一束光進行聯(lián)絡(luò)，則乙觀察到該光束的傳播速度為c14.某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行，如果希望把這段路程縮短為3光年，則他所乘飛船相對地球的速度為()A．0.5cB．0.6cC．0.8cD．0.9c15.美國科學家2016年2月11日宣布，他們探測到引力波的存在．引力波是實驗驗證愛因斯坦相對論的最后一塊缺失的“拼圖”，相對論在一定范圍內(nèi)彌補了經(jīng)典力學的局限性．關(guān)于經(jīng)典力學，下列說法正確的是()A．經(jīng)典力學完全適用于宏觀低速運動B．經(jīng)典力學取得了巨大成就，是普遍適用的C．隨著物理學的發(fā)展，經(jīng)典力學將逐漸成為過時的理論D．由于相對論、量子論的提出，經(jīng)典力學已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價值16.關(guān)于狹義相對論，下列說法中正確的是()A．宇宙飛船高速經(jīng)過地球附近時，地球上的人觀察飛船上的時鐘變慢了B．宇宙飛船高速經(jīng)過地球附近時，飛船上的人觀察飛船上的時鐘變慢了C．一根竹竿沿著垂直于竹竿方向高速運動時，竹竿的長度會縮短D．對于確定的物體，無論運動速度有多大，物體的質(zhì)量都不會改變17.經(jīng)典力學不能適用于下列哪些運動()A．以99%倍光速運行的電子束B．火箭的發(fā)射C．宇宙飛船繞地球的運動D．“勇氣號”宇宙探測器的運動18.下列說法正確的是()A．機械波能發(fā)生多普勒效應(yīng)，電磁波則不能B．全息照片利用了激光平行度好的特點C．考慮相對論效應(yīng)，沿桿方向高速運動的桿長度比靜止時短D．在雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則相鄰干涉條紋間距變窄19.假設(shè)甲在接近光速的火車上看地面上乙手中沿火車前進方向放置的尺，同時地面上的乙看甲手中沿火車前進方向放置的相同的尺，則下列說法正確的是()A．甲看到乙手中的尺的長度比乙看到自己手中的尺的長度大B．甲看到乙手中的尺的長度比乙看到自己手中的尺的長度小C．乙看到甲手中的尺的長度比甲看到自己手中的尺的長度大D．乙看到甲手中的尺的長度與甲看到自己手中的尺的長度相同20.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測得的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．物體的速度越大，質(zhì)量也變得越大第Ⅱ卷二、計算題(共4小題,每小題10.0分,共40分)21.一靜止體積為V0，靜止質(zhì)量為m0的立方體沿一棱長方向相對地面以速率v運動，求地面的測量者測得的體積和質(zhì)量．22.一被加速器加速的電子，其能量為3.00×109eV，試問(1)這個電子的動質(zhì)量是其靜質(zhì)量的多少倍？(2)這個電子的速率是多少？(m0＝0.91×10－30kg，c＝3×108m/s)23.在一飛船上測得飛船的長度為100m，高度為10m．當飛船以0.60c的速度從你身邊經(jīng)過時，按你的測量，飛船有多高、多長？24.一核彈含20kg的钚，爆炸后生成的核靜止質(zhì)量比原來小.求爆炸中釋放的能量．

答案解析1.【答案】C【解析】A、B、C在同一轉(zhuǎn)盤上，所以它們的角速度相同，由v＝r·ω可知，r越大，線速度v越大．由Δt＝可知，v越大，Δt越大，也就是說鐘走得越慢．從圖中可以看出，A時鐘的線速度最小，C時鐘的線速度最大，故A時鐘走得最快，C時鐘走得最慢．2.【答案】C【解析】火車中的人認為，車廂是個慣性系，光向前向后傳播的速度相等，光源在車廂中央，閃光同時到達前后兩壁，則在火車上的人看來，小貓和小雞同時出生，故A、B錯誤；地面上的人認為，地面是一個慣性系，光向前向后傳播的速度相等，向前傳播的路程長些，到達前壁的時刻晚些，故在地面上的人看來，一只小貓先出生，故C正確，D錯誤．3.【答案】A【解析】根據(jù)相對論效應(yīng)l＝l0，則司機測量時宣傳畫的長度變成5×0.6m＝3m，即圖形是邊長為3m的正方形．4.【答案】D【解析】由相對論質(zhì)量公式可知，當物體的速度很大時，其運動時的質(zhì)量明顯大于靜止時的質(zhì)量，故A、B錯誤；光速不變原理是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一，真空中的光速在不同慣性參照系中都是相同的，故C錯誤，D正確．5.【答案】A【解析】A.狹義相對論的兩個基本假設(shè)是：光速不變原理和狹義相對性原理，故A正確；B.狹義相對論公式m＝中，光速是物體速度的極限，不可能達到，故B錯誤；C.根據(jù)相對論，有運動延遲效應(yīng)和長度縮短效應(yīng)，故在地面附近有一高速飛過的火箭，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了，故C錯誤；D.根據(jù)廣義相對論原理，力學規(guī)律在不同參考系中是相同的，故D錯誤．6.【答案】B【解析】A.根據(jù)愛因斯坦狹義相對論的光速不變原理，知真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，故A錯誤；B.根據(jù)狹義相對論的鐘慢效應(yīng)可知，在地面上的觀測者看來，接近光速飛行的飛船中時鐘會變慢，故B正確；C.按照狹義相對論的尺縮效應(yīng)，接近光速飛行的飛船沿速度方向的長度總比靜止時的短，故C錯誤；D.根據(jù)愛因斯坦狹義相對論的相對性假設(shè)，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，故D錯誤．故選B.7.【答案】A【解析】根據(jù)愛因斯坦相對論的鐘慢效應(yīng)可知，若鐘與觀察者有相對運動，所有的鐘都會變慢，而且變慢程度相同，這個結(jié)論與鐘的構(gòu)造、原理無關(guān)，故A正確，B、C、D錯誤．8.【答案】C【解析】由愛因斯坦狹義相對論可知，①②③說法均對，故正確答案為C.9.【答案】C【解析】若桿沿垂直于自身長度的方向運動，它的長度將不變，C選項錯誤，故選C.10.【答案】A【解析】光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，A項正確。11.【答案】B【解析】由時間間隔的相對性知，下方地面上的人觀察到火箭上的時間進程變慢了，A錯；由長度的相對性知，下方地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的人觀察到火箭長度沒變，B對，C錯；火箭上的人看到在垂直運動方向上的物體的長度不變，D錯．12.【答案】C【解析】根據(jù)相對論的基本假設(shè)，粒子的速度不可能達到光速或超過光速，故A、B錯誤；由m＝知，粒子高速運動時的質(zhì)量大于靜止時的質(zhì)量，故C正確，D錯誤．故選C.13.【答案】D【解析】因為人的身高是垂直于物體速度方向的，所以沒有尺縮效應(yīng)，即甲、乙觀察到對方身高不變，故A、B錯誤；根據(jù)相對論的鐘慢效應(yīng)，可以推測兩人在接近光速運動時，相對地球來說時間都變慢了，但乙相對于甲的速度更大，因此可以推測，乙觀察到甲動作變慢；根據(jù)愛因斯坦光速不變原理，乙觀察到該光束的傳播速度仍為c，故D正確，故選D.14.【答案】C【解析】由l＝l0，且＝，可得v＝c＝0.8c，故選項C正確．15.【答案】A【解析】經(jīng)典力學完全適用于宏觀低速運動的物體，宏觀物體是相對于微觀粒子而言的，故A正確；經(jīng)典力學取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍適用的，故B錯誤；在微觀高速情況下，要用量子力學和相對論來解釋，但是并不會因為相對論和量子力學的出現(xiàn)，就否定了經(jīng)典力學，經(jīng)典力學仍然是正確的，故不會過時也不會失去價值，故C、D錯誤，故選A.16.【答案】A【解析】A.根據(jù)鐘慢效應(yīng)，宇宙飛船高速經(jīng)過地球附近時，地球上的人觀察飛船是在做高速運動，所以地球上的人觀察飛船上的時鐘變慢了，故A正確；B.宇宙飛船高速經(jīng)過地球附近時，飛船的人觀察飛船是不運動的，所以飛船上的時鐘沒有變慢，故B錯誤；C.觀察者沿垂直于桿的方向運動時，觀察到的桿的長度沒有變化，故C錯誤；D.根據(jù)狹義相對論可知，物體的運動速度越大，則質(zhì)量越大．故D錯誤．故選A.17.【答案】A【解析】A.微觀粒子不適用于經(jīng)典力學，特別是以99%倍光速運行的電子束，故A符合題意；B.火箭的發(fā)射、宇宙飛船繞地球的運動、“勇氣號”宇宙探測器的運動都屬低速運動，經(jīng)典力學能適用．故選A.18.【答案】C【解析】A.聲波和電磁波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)．多普勒效應(yīng)是波的特有現(xiàn)象，故A錯誤；B.全息照片利用了激光相干性好的特點，故B錯誤；C.根據(jù)相對論效應(yīng)，L＝L0知，沿自身長度方向高速運動的桿比靜止時短，故C正確；D.光的雙逢干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，波長