高中物理第15章-相對論簡介-單元綜合試題及答案3

PAGEPAGE4高中精品試題第十五章相對論簡介章末綜合檢測(時間：90分鐘，滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分．在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分)1．首先從理論上預(yù)見電磁波的存在和第一次用實驗證實電磁波存在的科學(xué)家是()A．牛頓、法拉第 B．焦耳、奧斯特C．愛因斯坦、普朗克 D．麥克斯韋、赫茲答案：D2．關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說法符合實際的是()A．醫(yī)院里常用X射線對病房和手術(shù)室進行消毒B．醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進行消毒C．在人造衛(wèi)星上對地球進行拍攝是利用紫外線有較好的分辨能力D．在人造衛(wèi)星上對地球進行拍攝是利用紅外線有較好的穿透云霧煙塵的能力答案：BD3.圖15－1如圖15－1所示為LC回路中電流隨時間變化的圖象，規(guī)定回路中順時針電流方向為正．在t＝eq\f(3,4)T時，對應(yīng)的電路是圖15－2中的()圖15－2答案：B4．“紅外夜視儀”在夜間也能看清黑暗中的物體，主要是因為()A．“紅外夜視儀”發(fā)射出強大的紅外線，照射被視物體B．一切物體均在不停地輻射紅外線C．一切高溫物體均在不停地輻射紅外線D．“紅外夜視儀”發(fā)射出γ射線，被視物體受到激發(fā)而放出紅外線解析：選B.所有物體都發(fā)射紅外線，因而紅外夜視儀可以看清黑暗中的物體．5．(2011年蘇州高二檢測)關(guān)于時間間隔的相對性，火車在高速前進時，下列說法中正確的是()A．在火車里的人觀察到地面上的時鐘比火車內(nèi)的時鐘走得快一些B．在火車里的人觀察到地面上的時鐘比火車內(nèi)的時鐘走得慢一些C．在地面上的人觀察到火車里的時鐘比地面上的時鐘走得快一些D．在地面上的人觀察到火車里的時鐘比地面上的時鐘走得慢一些答案：BD6．一個物體靜止時質(zhì)量為m0，能量為E0；速度為v時，質(zhì)量為m，能量為E，動能為Ek，下列說法正確的是()A．物體速度為v時能量E＝mc2B．物體速度為v時動能Ek＝eq\f(1,2)mc2C．物體速度為v時動能Ek＝eq\f(1,2)mv2D．物體速度為v時動能Ek＝(m－m0)c2解析：選AD.根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E＝mc2，它包含了物體具有的所有形式的能量，E0表示物體靜止時的能量，m0表示物體靜止時的質(zhì)量，如果速度為v時的質(zhì)量為m，則速度為v時物體的能量為mc2，則此時物體的動能為Ek＝mc2－m0c2，故選項A、D正確，B、C錯誤．7．根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，以下說法錯誤的是()A．任何核反應(yīng)，只要伴隨能量的產(chǎn)生，則反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量和一定不相等B．太陽不斷地向外輻射能量，因而太陽的總質(zhì)量一定不斷減小C．雖然太陽不斷地向外輻射能量，但它的總質(zhì)量是不可改變的D．若地球從太陽獲得的能量大于地球向外輻射的能量，則地球的質(zhì)量將不斷增大解析：選C.根據(jù)ΔE＝Δmc2，當(dāng)能量變化時，參加核反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生變化，故A正確；太陽在發(fā)生聚變，釋放出大量能量，質(zhì)量減小，故B正確，C錯誤．若地球向外輻射的能量小于從外界獲得的能量，所以地球的質(zhì)量將不斷增大，D正確．8.圖15－3如圖15－3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時鐘走得最快解析：選C.A、B、C在同一轉(zhuǎn)盤上，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＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))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．9.圖15－4如圖15－4所示是黑洞的示意圖，黑洞是質(zhì)量非常大的天體，由于質(zhì)量很大，引起了其周圍的時空彎曲，從地球上觀察，我們看到漆黑一片，那么關(guān)于黑洞，你認為正確的是()A．內(nèi)部也是漆黑一片，沒有任何光B．內(nèi)部光由于引力的作用發(fā)生彎曲，不能從黑洞中射出C．內(nèi)部應(yīng)該是很亮的D．如果有一個小的星體經(jīng)過黑洞，將會被吸引進去答案：BCD10．一輛由超強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行測量，哪輛車的質(zhì)量將增大()A．摩托車 B．有軌電車C．兩者都增加 D．都不增加解析：選B.物體質(zhì)量的增大只發(fā)生在給它不斷輸入能量而使速度增大的時候，水平速度的增大是由本身提供能量，則物體質(zhì)量不增加，即m＝m0/eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)與E＝mc2是統(tǒng)一的，故B正確，A、C、D錯誤．11．一高速列車通過洞口為圓形的隧道，列車上的司機對隧道的觀察結(jié)果為()A．洞口為橢圓形，長度變短B．洞口為圓形、長度不變C．洞口為橢圓形、長度不變D．洞口為圓形，長度變短解析：選D.在運動方向上由于有“尺縮效應(yīng)”，故隧道長度變短；在垂直運動方向上，沒有“尺縮效應(yīng)”，故洞口為圓形，故選D.12．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)象中正確的是()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，火箭上的時間進程變慢了C．火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化D．火箭上的人看地面物體長度變小，時間進程變慢了解析：選BCD.因為表達式l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)和Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))，可知l＜l0和Δt＞Δτ，一個相對我們做高速運動的慣性系中發(fā)生的物理過程，在我們看來，它的長度變短，它所經(jīng)歷的時間比在這個慣性系中直接觀察到的時間長，慣性系速度越大，我們觀察到的物體的長度越短，物理過程所經(jīng)歷的時間越長．故B、C、D正確．二、計算題(本題共4小題，共40分．解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)某雷達站發(fā)射的電磁波頻率與發(fā)射器中LC振蕩電路的頻率相等，在該發(fā)射器的LC振蕩電路中，線圈的電感L可以從0.4mH變到0.01H，電容器的電容C可以從0.36pF變到1μF，那么，振蕩電路的最大頻率和最小頻率各為多少？解析：頻率最大時，電容和電感都應(yīng)最小，則：fmax＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(L1C1))＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(0.4×10－3×0.36×10－12))Hz＝1.3×107Hz頻率最小時，電容和電感都應(yīng)最大，則fmin＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(L2C2))＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(0.01×1×10－6))Hz＝1.6×103Hz.答案：1.3×107Hz1.6×103Hz14.圖15－5(10分)如圖15－5所示振蕩電路中，線圈自感系數(shù)L＝0.5H，電容器電容C＝2μF.現(xiàn)使電容器帶電，從接通開關(guān)S時刻算起：(1)當(dāng)t＝3.0×10－2s時，電路中電流方向如何？(2)經(jīng)過多長時間，線圈中的磁場能第一次達到最大？解析：(1)LC回路振蕩的周期：T＝2πeq\r(LC)＝2πeq\r(0.5×2×10－6)s＝6.28×10－3s當(dāng)t＝3.0×10－2s時，t＝4.78T，即4eq\f(3,4)T<t<5T，此時電容器正處于正向充電階段，所以電流順時針．(2)當(dāng)接通開關(guān)S時，電容器開始放電，當(dāng)電場能完全轉(zhuǎn)化為磁場能時，磁場能第一次達到最大，此時t＝eq\f(T,4)＝1.57×10－3s.答案：(1)順時針(2)1.57×10－3s15．(10分)靜止的μ子的壽命約為t0＝2×10－6s.假設(shè)在8km的高空，由于τ介子的衰變產(chǎn)生一個速度為v＝0.998c的μ子，試論證此μ子有無可能到達地面．解析：以地球為參考系，μ子的壽命為：t＝eq\f(t0,\r(1－\f(v2,c2)))＝31.6×10－6s所以x＝v·t＝9.46km＞8km此μ子有可能到達地面．答案：見解析16．(10分)如果將電子由靜止加速到速率為0.10c，需對它做多少功？如果將電子由速率為0.80c加速到0.90c，又需對它做多少功？解析：由相對論的動能表達式和質(zhì)速關(guān)系可得當(dāng)電子速率從v1增加到v2時，電子動能的增量為ΔEk＝Ek2－Ek1＝(m2c2－m0c2)－(m1c2－m0c2