鲁科版高中物理必修二高一单元测试第六章相对论与量子论初步2

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高速世界量子世界1．（对应要点一）惯性系S中有一边长为l的正方形（如图6－1－1所示）,从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是（)图6－1－1解析：根据相对性原理,当正方形沿x方向以接近光速匀速飞行时,在运动方向上会出现长度收缩效应,而在垂直于运动方向上则不会出现长度收缩效应。

所以选项C正确.答案：C2．(对应要点二)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献,联合国将2005年定为“国际物理年”。

对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不．正确的是（）A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2可计算核反应的能量C．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能解析：爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，表明物体具有的能量与其质量成正比，A这种表述没有什么问题.而ΔE＝Δmc2是计算质量亏损的计算式，当然可以计算核反应中释放的核能,B这句话也没有问题。

按照爱因斯坦的亏损理论，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损，C同样正确。

高中物理学习材料（精心收集**整理制作）第6章相对论与量子论初步建议用时实际用时满分实际得分60分钟80分一、选择题（本题包括9小题，每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，每小题4分，共36分）1.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．则下列判断错误的是( )A.随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B.人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的C.不同领域的事物各有其本质与规律D.人们应当不断地扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律2.19世纪，经典物理学建立了一座宏伟而且近乎完美的物理学大厦．经典物理学的辉煌成就，使得不少物理学家踌躇满志，同时产生了这样一种看法：物理学的大厦已告落成．然而，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云，正是这两朵小小的乌云，不久以后酿成了物理学中一场巨大变革．这两朵乌云指的是( )A．光电效应实验和热辐射实验B．热辐射实验和链式反应C．热辐射实验和迈克尔孙—莫雷实验D．链式反应和迈克尔孙—莫雷实验3.关于黑体辐射的实验规律，下列说法正确的有( )A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动C.黑体热辐射的强度与波长无关D.黑体辐射无任何实验4.下列关于光子的说法中，正确的是( )A.在空间传播的光是连续的B.光子的能量由光的强度决定，光越强，每份光子的能量一定越大C.光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比D.光子可以被电场加速5.根据教材黑体辐射的实验规律，以下判断不正确的是( )A.在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大B.在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间C.温度越高，辐射强度的极大值就越大D.温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短6.一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，若摩托车被加速到接近光速，有轨电车被加速到c2，如果乘坐在有轨电车中的乘客对两车的质量进行测量，以下说法中正确的是( )A．有轨电车的质量增加B．摩托车的质量增加C．两车的质量都增加D．两车的质量都不增加7.甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是( )A.甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B.甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C.乙看到甲手中的尺子长度与甲看到自己手中尺子长度一样大D.乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度大8.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有个频率为的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为( ) A ． B. C ． D ．9.一位宇航员要到离地球为5光年的星球上去旅行．如果宇航员希望能用3年的时间完成这段路程，则他所乘的火箭相对于地球的速度是(c 为真空中的光速)( ) A.12c B.35c C.45c D.910c 二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．把答案填在题中横线上)10.蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温为，它发出的最强的热辐射的波长为，根据热辐射理论，与辐射源的绝对温度的关系近似为.那么： (1)老鼠发出最强的热辐射的波长约为________.(2)老鼠发出的这种最强的热辐射每份能量子(光子)的能量是________.11.“国际物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关．一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图1所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.8c (c 为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期的变化现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________．图1三、计算题(本小题共4小题，共32分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 12.(8分)以8 km/s 的速度运行的人造地球卫星上一只完好的手表走过了1 min ，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花了多少时间？13.(8分)设想在一个无限大的光滑水平面上，有一个质量为m 的物体，在一个水平恒力F 的作用下，从静止开始运动，如图2所示．根据牛顿第二定律可知，物体将以加速度做匀加速直线运动．由运动学公式可知，物体的速度.由此我们可作出推断：随着时间的推移，物体的速度不断增大，最终可使物体获得任意大的速度．你觉得上述推理合理吗？图214.(8分)一列匀速直线前进的火车，车厢地板上A 处有一盏灯，在灯的正上方车厢顶B 处有一面镜子，AB 的高为h .现在我们要完成一个光学实验：打开灯的开关，光信号从A 到B ，再由镜面反射回到A 处．车厢里站着一个观测者小明；站台上站一个观测者小芳，如图3所示．图3请问小明和小芳所测得的光信号往返的时间各是多少？它们相等吗？15.(8分)自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断地向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射．热辐射具有如下特点：(1)辐射的能量中包含各种波长的电磁波；(2)物体温度越高，单位时间内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；(3)在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能百分之百地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即，其中常量．在下面的问题中，把研究对象都简单地看成黑体．有关数据及数学公式：太阳半径；太阳表面温度；火星半径.已知球面积，其中为球半径，为热力学温度单位．(1)太阳热辐射能量的绝大部分集中在波长为范围内，求相应的频率范围．(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？(3)火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为(为火星半径)的圆盘上．已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度．第6章相对论与量子论初步得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案二、填空题10.（1）（2） 11.三、计算题12.13.14.15.第6章相对论与量子论初步参考答案一、选择题1.A 解析：人们对客观事物的认识，要受到他所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生，并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．2.C3.A 解析：黑体辐射的规律是随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A正确，B错；黑体辐射的强度与波长、温度都有关系，C错；我们可以通过实验得出黑体辐射强度与波长、温度之间关系的实验曲线，D错．4.C 解析：光子的能量由光的频率决定，E=hν，光子不带电，不能被电场加速．5.A 解析：一切物体都向外辐射电磁波，但辐射的电磁波不是一个定值而是一个范围．中间波长的比例大、强度大，在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间，故A错误，B正确；温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短，辐射电磁波的范围整体向波长短的方向变化，辐射强度的极大值也越大．故C、D正确．6.B 解析：由于乘客在有轨电车上，所以感觉到有轨电车是静止的，摩托车以接近光速运动，在有轨电车上的乘客也会感觉到摩托车的速度接近光速，根据相对论质速关系式可知，乘客感觉到摩托车的质量在增加，有轨电车的质量不变，所以A、C、D均错，B正确．7.B 解析：对甲观察者来说，他看到火车内的尺子是静止的，故长度为公式中的，他观察到乙手中的尺子是运动的，看到的长度相当于公式中的，由得：故甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小，A 错误，B 正确；对乙观察者来说，他看到自己手中的尺子是静止的，故长度为公式中的，他观察到火车内的尺子是运动的，看到的长度相当于公式中的，由得：，故乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小，C 、D 错误．8.C 解析：由普朗克量子理论可知，频率为的单个光子能量，则个这样的光子的总能量，故选C. 9.C 解析：根据公式知解得，故C 正确． 二、填空题10.(1)9.4×10－6 (2)2.11×10－2011.103s 远小于光速解析：由图象可知，时钟和观察者的相对速度达到0.8c (c 为真空中的光速)时，频率为0.3 Hz ，周期为103s.在日常生活中，物体运动的速度远小于光速，时间延缓效应可忽略不计． 三、计算题12.(1＋3.6×10－10) min解析：卫星上观测到的时间为，卫星运动的速度为，所以地面上的人观测到的时间为：. 13.见解析解析：爱因斯坦在狭义相对论中阐述了物体以接近光速运动时所遵从的规律，得出了一些不同于经典力学的观念和结论．(1)在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的，而狭义相对论认为，物体的质量要随物体运动速度的增大而增大，即式中是物体的静止质量，m 是物体以速度运动时的质量，c 是光在真空中的速度．上式是在光速不变原理基础上得出的．由上式可知，随的增大而增大，如地球以的速度绕太阳公转时，它的质量增大十分微小，可以忽略，经典力学完全适用．但如果物体接近光速，如速度时，物体的质量约增大到静止质量的1.7倍． (2)运动的物体和静止的物体相比不仅质量变了，而且沿运动方向的长度和时间都要变化，都具有相对性．因此，当力F 拉着物体运动的速度大到一定程度时，物体质量的增大和长度、时间的相对论效应将显著，这时，牛顿定律不再适用． 14.见解析解析：如题图甲所示，在车厢里的小明观测到，光信号走过的距离是，因此往返时间.而在站台上的小芳观测到，光信号走过的距离应为路径ACA ′，如题图乙所示，光信号在从灯传递到镜子的过程中，火车向前移动了一段距离，镜子已跟随车厢移动到C ，灯也从A 移动到D .光信号再从镜子反射到灯的过程中，灯已从D 移动到A ′.设火车的速度为，小芳所测得的光信号往返时间为.根据光速不变原理，，应用勾股定理可得.这里用到了相对论的第二个假设，即对地面参考系来说，光速也是. 以上两式消去h 可得. 因为，所以总有.这是一个令人吃惊的结论：光信号往返的时间，地面上的人(小芳)和车厢里的人(小明)测量的结果不一样，地面上的人测得的时间()要比车厢里的人测得的时间()长些． 15.(1) (2) (3)解析：(1)由得频率的范围为3×1013 Hz ～1.5×1015Hz. (2)(3)设火星表面温度为，太阳到火星的距离为，火星单位时间内吸收的太阳的辐射能量为， 所以火星单位时间内向外辐射电磁波的能量为，火星位于平衡状态，即得.。

2018-2019学年鲁科版高中物理必修二第六章相对论与量子论初步检测题一、单选题1.假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺,同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的相同的尺,则下列说法正确的是( )A. 甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大B. 甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C. 乙看到甲手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大D. 乙看到甲手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同2.用能量为12.30eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁的说法正确的是（）A. 电子能跃迁到n=2的能级上去B. 电子能跃迁到n=3的能级上去C. 电子能跃迁到n=4的能级上去D. 电子不能跃迁到其他能级上去3.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠．下列说法正确的是（）A. 这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B. 这群氢原子能发出6种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C. 这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应D. 金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60eV4.按照玻尔的原子理论，大量氢原子从n=5的激发态向低能级跃迁时，最多能向外辐射（）A. 5种不同频率的光子B. 6种不同频率的光子C. 8种不同频率的光子D. 10种不同频率的光子5.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( )A. 0.5CB. 0.6CC. 0.8CD. 0.9C6.太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（）A. 1036kgB. 1018kgC. 1013kgD. 109kg7.下列说法不正确的是（）A. 玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征B. 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量减少C. 在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固D. 一群处于n=4的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，可能发射出的谱线为6条8.根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为（）A. 13.6eVB. 3.4eVC. 12.75eVD. 12.09eV9.已知电子的静止能量为0.511 MeV，若电子的动能为0.25 MeV，则它所增加的质量Δm与静止质量m0的比值近似为( )A. 0.1B. 0.2C. 0.5D. 0.910.如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中（）A. 频率最大的是AB. 波长最长的是CC. 频率最大的是AD. 波长最长的是B二、多选题11.关于非惯性系，下列说法正确的是（）A. 匀速运动的参考系是非惯性系B. 变速运动的参考系是非惯性系C. 牛顿定律在非惯性系中不再成立D. 牛顿定律在非惯性系中仍然成立12.一个物体静止时质量为m0，能量为E0；速度为v时，质量为m ，能量为E ，动能为E k，下列说法正确的是( )A. 物体速度为v时能量E＝mc2B. 物体速度为v时动能E k＝mc2C. 物体速度为v时动能E k＝mv2D. 物体速度为v时动能E k＝(m－m0)c213.下列说法中正确的是( )A. 万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释B. 电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释C. 狭义相对论是惯性参考系之间的理论D. 万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架14.下列物体的运动服从经典力学规律的是（）A. 自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B. 发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动C. 物体运动的速率接近真空中的光速D. 能量的不连续现象15.一个物体静止时质量为，能量为；速度为时，质量为，能量为，动能为，下列说法正确的是（）A. 物体速度为时能量B. 物体速度为时动能C. 物体速度为时动能D. 物体速度为时动能三、综合题16.太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为2.013 6u，氦核质量为3.015 0u，中子质量为1.008 7u，1u的质量相当于931.5MeV的能量则：（核反应方程：H+ H→ He+ n．）（1）求核反应中释放的核能（结果用MeV作单位）（2）在两氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能（结果用MeV作单位）．17.两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）．已知氘核的质量m D=2.01360u，氦核的质量m He=3.0150u，中子的质量m n=1.0087u．（1）写出聚变方程；（2）计算释放的核能；（3）若反应前两个氘核的动能为0.35MeV，它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，分别求产生的氦核和中子两者的动能；（1原子质量单位u相当于931.5MeV的能量）18.氢原子的能级图如图所示．原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应．有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属．普朗克常量h=6.63×10﹣34J•s，（1）氢原子向较低能级跃迁时共能发出________种频率的光；（2）该金属的逸出功________（3）截止频率________（保留一位小数）答案解析部分一、单选题1.【答案】B2.【答案】D3.【答案】D4.【答案】D5.【答案】C6.【答案】D7.【答案】C8.【答案】C9.【答案】C10.【答案】B二、多选题11.【答案】B,C12.【答案】A,D13.【答案】B,C,D14.【答案】A,B15.【答案】A,D三、综合题16.【答案】（1）解：反应过程中质量减少了：△m=2×2.0136u﹣1.0087u﹣3.0150u=0.0035u，反应过程中释放的核能：△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV答：核反应中释放的核能为3.26MeV；（2）解：设n核和He的动量分别为P1和P2，由动量守恒定律得：O=P1+P2，由此得P1和P2大小相等，由动能和动量关系E= 及n和He的质量关系得：中子的动能E n是He核动能E He的3倍，即E n：E He=3：1，由能量守恒定律得：E He+E n=△E+2E K，解得：中子的动能E n=2.97MeV，He的动能：E He=0.99MeV，答：中子的动能为2.97MeV，氦核的动能为0.99MeV．17.【答案】（1）解：聚变的核反应方程：2 → + ；答：聚变方程：2 → + ；（2）解：核反应过程中的质量亏损：△m=2m D﹣m He﹣m n=0.0035u；释放的核能：△E=△mc2=0.0035×931.5 MeV≈3.26 MeV．答：释放的核能3.26 MeV；（3）解：对撞过程动量守恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为零，即：0=m He v He+m n v n反应前后总能量守恒，可得：m He v2He+ m n v2n=△E+2E k0；解得：E kHe=0.99MeV；E kn=2.97MeV；答：产生的氦核和中子两者的动能分别是0.99MeV与2.97MeV．18.【答案】（1）6（2）12.09eV（3）2.9×1015 Hz。

高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）鲁科版物理必修二 第六章 相对论与量子论初步单元测试一、选择题（本题有7个小题。

每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确）1.(2008年江苏高考)惯性系S 中有一边长为l 的正方形（如图A 所示），从相对S 系沿x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是 ( )2.(江苏省盐城中学2009届高三物理复习选修3-4模块测试)1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（ ）A 、同时的绝对性与同时的相对性B 、运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C 、时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D 、相对性原理与光速不变原理3.(渭南市2009年高三教学质量检测Ⅱ)为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程，E=mc 2科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性。

设捕获中子前的原子质量为m 1，捕获中子后的原子质量为m 2，被捕获的中子质量为m 3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是 ( )A. ΔE=(m 1－m 2－m 3)c 2B. ΔE=(m 1+m 3－m 2)c 2C. ΔE=( m 2－m 1－m 3)c 2D. ΔE=( m 2－m 1+m 3)c 2 4、(天津市2009届高三六校联考)如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭B 是“追赶”光的；火箭A 是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面ABCD光的速度为v ，则两火箭上的观察者测出的光速分别为 ( )A ．v c +,v c - B ．c , c C ．v c -,v c + D ．无法确定5、（云南省玉溪民中2009届高三第九次阶段性考试）氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级辐射出a 光，从n=4的能级跃迁到n=2的能级辐射出b 光。

高中物理第六章相对论与量子论初步学案鲁科版必修2相对性原理两个基本原理光速不变原理四维时空与时空弯曲时间延缓效应高速世界相对论效应长度收缩效应质速关系两个关系质能关系相对论与量子论初步E=nε n=0，1，2…… 量子世界能量的量子化ε=hv=h物质的波粒二象性能力提升第6章综合测试1、有一接近于光速相对于地球飞行的宇宙火箭，在地球上的观察者将会看到火箭上的物体长度缩短，时钟变慢。

由此有人得出结论说，火箭上的同类物体更长，时钟变快。

这个结论对吗？2、一物理实验小组将一横截面积为S的柱形容器中注入质量为m的水，经阳光直射时间t后，测得水温升高△T，设水对阳光的吸收率为η，阳光光子的平均波长为λ，水的比热容为C，试求该段时间内到达水面的太阳光光子数。

3、已知重核的裂变能获得核能，一个质量为m1的重核A，俘获了一个质量为m0的中子（中子动能略去不计）后，裂变为两个中等质量的核B（质量为m2）和C（质量为m3），则此时核发将发出多少核能？4、静系中μ子的平均寿命为τ=2、210-6秒。

据报道，在一组高能物理实验中，当它的速率为v=0、9966c时，通过的平均距离为8千米。

说明这现象。

（提示，当β≤1时，有）参考答案1、解析：在古典力学中，人们总认为时间间隔和空间间隔，例如时钟的快慢和物体的长度，在两个参照系里是一样的，不会因参照系的运动而有所变化。

因此才有人提出如题所述的问题。

2、解析：水吸收到的光子能量为E1=Cm△T 每个光子的能量ε=h ∴ 水吸收到的光子数 N1=由题意，时间t内到在水面的光子数 N2=3、解析：反应前质量为m0+m1，反应后质量为m2+m3，由质能关系得△E=△mc2=(m0+m1-m2-m3)c24、解析：（1）按照非相对论的牛顿力学观点，高速运动时μ子的平均寿命仍然取τ=2、210-6秒，则它的一生中通过的平均距离应是L=vτ=cτ=31082、210-6米=660米，此结果显然与实验事实不符。

(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．属于狭义相对论基本假设的是在不同的惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：选A.狭义相对论的两条假设分别是在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同，故A正确．2.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断解析：选C.列车上的观测者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观测者，看到C先被照亮，故只有C正确．3．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()解析：选A.本题考查了黑体辐射的实验规律．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确．4．质子的质量为m p，中子的质量为m n，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为()A．(m p＋m n－m)c2B．(m p＋m n)c2C．mc2D．(m－m p)c2解析：选 A.核反应放出能量，反应后的总质量小于反应前的总质量，ΔE＝Δmc2＝(m p ＋m n－m)c2.5．观察者甲测得同一地点发生的两个事件的时间间隔为4 s，乙相对于甲以0.6c的速度前进．则乙观察到这两个事件的时间间隔为( )A ．3.2 sB ．6.25 sC ．5 sD ．2.56 s解析：选C.Δt ＝Δt ′1－v 2c2＝ 4 s 1－⎝⎛⎭⎫0.6c c 2＝5 s. 6．一位宇航员要到离地球为5光年的星球上去旅行．如果宇航员希望将路程缩短为3光年，则他所乘的火箭对于地球的速度是(c 为真空中的光速)( )A.12cB.35c C.45c D.910c 解析：选C.根据公式l ′＝l ·1－v 2c 2知3＝5× 1－⎝⎛⎭⎫v c 2，解得v ＝45c ，故C 正确． 二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确．全选对的得7分，选对但不全的得4分，有错选或不答的得0分) 7．以下关于能量量子化和波粒二象性的说法，正确的是( )A ．吸收和辐射的能量都是不连续的B ．公式ε＝hc λ只能体现光的波动性 C ．光具有波粒二象性，而且是一种几率波，有别于声波等机械波D ．电子显微镜利用了电子的粒子性解析：选AC.公式ε＝hc λ既能体现光的波动性，又能体现光的粒子性，B 描述不正确；电子显微镜利用了电子的波动性，D 描述不正确；其他两项描述正确，故选AC.8．用相对论的观点判断下列说法，正确的是( )A ．时间和空间都是相对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B ．在地面上看来，以10 km/s 的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的C ．在地面上的人看来，以0.1c 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船的宇航员会感觉到地面上的人看起来比飞船中的人瘦一些D ．当物体运动的速度v 远小于c 时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计 解析：选CD.时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以选项A 错误．对C 选项，由l ＝l 0·1－⎝⎛⎭⎫v c 2可知两处的人都感觉l ＜l 0，所以选项C 正确．由尺缩效应和钟慢效应公式可知当v 远小于c 时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以选项D 正确．9．对E ＝hν的理解，下列说法正确的是( )A ．能量子的能量与频率成正比B ．光的频率越高，光的强度就越大C ．光的频率越高，光子的能量就越大D ．它适用于一切量子化现象解析：选ACD.E ＝hν适用于一切量子化现象，是所有能量子具有的能量的计算公式，因此A 、C 、D 正确，B 错误．10．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A ．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B ．光表现为波动性时，就不具有粒子性了，光表现为粒子性时，就不具有波动性了C ．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并没有否定光的波动性D ．光的波动性是光的一种本身属性，不是光子之间的相互作用引起的解析：选CD.光既具有波动性，又具有粒子性，当波动性(粒子性)明显时，仍然有粒子性(波动性)，A 、B 错误，C 正确．光的波动性是光的本身属性，光子之间的相互作用引起粒子性，D 正确．三、非选择题(本题共3小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11．(12分)一被加速器加速的电子，其能量为3.00×118 eV .试问：(1)这个电子的质量是其静质量的多少倍？(2)这个电子的速度为多少？解析：(1)由相对论质能关系E ＝mc 2(2分)和E 0＝m 0c 2(2分)可得电子的动质量与静质量之比为m m 0＝E E 0＝E m 0c 2＝3.00×109×1.6×10－199.1×10－31×(3×108)2≈5.86×118(倍)．(2分)(2)由相对论质速关系式m ＝m 01－v 2c2(4分) 可得v ＝1－⎝⎛⎭⎫m 0m 2c ≈c .(2分)答案：(1)5.86×118倍 (2)约为c12．(14分)已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×118 J ，其中可见光部分约占45%，假设可见光的频率均为5.5×1014 Hz ，太阳光向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R ＝1.5×1011 m ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s ，由此可估算出太阳每秒钟辐射的可见光的光子数约为多少个？(保留两位有效数字)解析：以日地间距离R ＝1.5×1011 m 作为半径的球面面积为：S ＝4πR 2＝4×3.14×(1.5×1011)2 m＝2.826×1023 m 2(3分)每秒太阳辐射的可见光的能量为：E ＝1.4×118×2.826×1023×45% J＝1.780 38×1026 J(4分)一个可见光光子的能量为：E 0＝hν＝6.6×10－34×5.5×1014 J＝3.63×10－19 J(3分)可见光光子的个数为：N ＝E E 0＝1.780 38×10263.63×10－19＝4.9×1184(个)．(4分) 答案：4.9×1184个13．(16分)牛郎星距地球约16光年，宇宙飞船若以速度v 匀速飞行，将用4年时间(宇宙飞船上的钟的读数)由地球抵达牛郎星，求v 等于多少？解析：已知飞船(设为S ′参考系)上测得飞船由地球飞抵牛郎星的时间Δt ′＝4年，而从飞船上看可认为从地球出发与抵达牛郎星两件事发生在同一地点A ′(飞船A ′点先与地球重合又与牛郎星重合)．这样Δt ′可视为固有时间，用时间膨胀关系可求出地球上(设为S 参考系)观测到的飞行时间Δt ＝Δt ′1－⎝⎛⎭⎫v c 2①(4分) 另外，v 是地球上观测到的飞船的速度；L ＝16光年是地球上看到的地球与牛郎星的距离，故应有Δt ＝L v ②(4分) 由①②可得Δt ′1－⎝⎛⎭⎫v c 2＝L v (4分) 代入数据，可得v ＝1617c .(4分) 答案：1617c。

鲁科版高中物理必修二第六章相对论与量子论初步单元检测一、单选题1.处于n=5能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（）A. 6种B. 8种C. 10种D. 15种2.如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原于在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是（）A. 氢原子由基态跃迁到n=3能级时会放出能量为12.09eV的光子B. 一个处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C. 一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD. 用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原于跃迁到激发态3.下列说法正确的是（）A. 重核裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能B. 氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射出两种不同频率的光C. 比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要放出能量D. β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的4.一个X核与一个氚核结合成一个氦核时放出一个粒子Y，由于质量亏损放出的能量为△E，核反应方程是X+ H→ He+Y；Y可以通过释放一个电子而转化为质子．下列说法中不正确的是（）A. Y是中子B. U可以俘获Y发生裂变反应C. X+ H→ He+Y是原子核的人工转变方程D. 核反应X+ H→ He+Y中亏损的质量为5.下列说法中正确的是（）A. 卢瑟福通过a粒子散射实验证实了在原子内部存在质子B. 波尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了所有原子光谱的实验规律C. 氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核D. 铀核（U）衰变成铅核（Pb）要经过8次α衰变和6次β衰变6.一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，其核反应方程是，以下说法正确的是( )A. X是质子，反应过程中有质量亏损B. X是中子，反应过程中有质量亏损C. X是质子，反应过程中没有质量亏损D. X是中子，反应过程中没有质量亏损7.在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子．设正、负电子的质量在对撞前均为m，对撞前的动能均为E，光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则对撞后转化成光子的波长等于（）A. B. C. D.8.中国“北斗三号”全球组网卫星计划将在2019年7月左右进行首次发射．“北斗三号”采用星载氢原子钟，其精度将比“北斗二号”的星载铷原子钟提高一个数量级．如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是（）A. 处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子B. 欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09eV 的光子照射C. 当氢原子从n=5的状态跃迁到n=3的状态时，要吸收光子D. 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射金属铂（逸出功为6.34eV）时不能发生光电效应9.在一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )A. 洞口为椭圆形，长度变短B. 洞口为圆形、长度不变C. 洞口为椭圆形、长度不变D. 洞口为圆形，长度变短10.氘和氚发生聚变反应的方程式是：H+ H→ He+ n+17.6MeV，若有2g氘3g氚全部发生聚变反应，N A为阿伏加德罗常数，则释放出的能量是（）A. N A×17.6MeVB. 2N A×17.6MeVC. 3N A×17.6MeVD. 5N A×17.6MeV11.下列氢原子的线系中对波长最短波进行比较，其值最小的是( )A. 巴耳末系B. 莱曼系C. 帕邢系D. 布喇开系二、多选题12.如图为氢原子能级图．下列说法正确的是（）A. 一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为0.7eV的光子B. 一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为2eV的光子C. 大量处于n=3能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的光子D. 用能量为10eV和3.6eV的两种光子同时照射大量氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离13.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是（）A. 从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态时所发出的光的波长最短B. 这群氢原子能发出3种频率不同的光，且均能使金属钠发生光电效应C. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eVD. 从n=3的激发态跃迁到基态时所发出的光能使金属钠发生光电效应，且使光电子获得最大初动能14.下列说法中正确的是（）A. 一群氢原子处于n=3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出二种频率的光子B. 一个氢原子由n=3的激发态向低能级跃迁，最多可放出二种频率的光子C. 实际上，原子中的电子没有确定的轨道，所以玻尔的氢原子模型是没有实际意义的D. α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构15.氢原子在某三个相邻能级间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光．已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是（）A. λ1+λ2B. λ1﹣λ2C.D.三、填空题16.He核的平均结合能为7.1MeV，H核的平均结合能为1.61MeV，两个氘（H）核结合成一个氦核释放的结合能△E=________．17.按照玻尔的原子理论，氢原子中的电子离原子核越近，氢原子的能量________ （选填“越大”或“越小”）．已知氢原子的基态能量为E1（E1＜0），基态氢原子中的电子吸收一个频率为ν的光子被电离后，电子的动能为________（普朗克常量为h）．18.氢原子的能级如图所示，当氢原子从n=3向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为________eV．现用光子能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原子，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有________种．19.质子的质量m p，中子的质量为m n，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为________（真空中的光速为c）四、计算题20.一个氘核和一个氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量．计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反应方程．21. 21世纪，宇航员要在空间站中长期生活，为了克服失重带来的不利影响，有一种设计中的空间站看起来像个大车轮，它绕轴自转，其上各点都有一个指向转动轴的向心加速度，以空间站为参考系，与它一起旋转的物体都受到一个背离转动轴的惯性力，这样就人为造出一个重力，若空间站半径是50 m，为了使边缘处的自由落体加速度与地球表面相同，空间站每分钟应转多少转？如果半径是100 m呢？五、综合题22.用质子轰击锂核生成两个α粒子，已知质子、α粒子、锂核的质量分别为m H、mα、m Li．（1）写出核反应方程：________．（2）该核反应的质量亏损△m=________．（3）该核反应释放的能量△E=________．23.1个质子的质量m p=1.007 277u，1个中子的质量m n=1.008 665u．氦核的质量为4.001 509u．这里u表示原子质量单位，1u=1.660 566×10﹣27kg．（已知：原子质量单位1u=1.67×10﹣27kg，1u相当于931.5MeV）（1）写出核反应方程；（2）计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量；（3）氦核的平均结合能？答案解析部分一、单选题1.【答案】C2.【答案】C3.【答案】A4.【答案】C5.【答案】D6.【答案】B7.【答案】C8.【答案】B9.【答案】D10.【答案】A11.【答案】B二、多选题12.【答案】B,C13.【答案】C,D14.【答案】B,D15.【答案】C,D三、填空题16.【答案】21.96MeV17.【答案】越小；hν+E118.【答案】1.89；519.【答案】(m p+m n﹣m）c2四、计算题20.【答案】解答：根据质量数守恒，新核的质量数：m=2+3﹣1=4根据电荷数守恒，新核的电荷数：z=1+1﹣0=2所以新核是氦核，核反应方程式为：2克氘的物质的量是1mol，3克氚的物质的量也是1mol，所以它们一起产生1mol的氦核，放出的热量是：=E o xN A=17.6x6.02x1023=1.06×1025MeV答：2克氘和3克氚聚变放出的能量是1.06×1025MeV ，该核反应方程是：21.【答案】在空间站的边缘，物体所受的惯性离心力为，物体所受的重力,题目要求，由此解出.这个角速度折合每分钟4.2转.由于所需角速度跟空间站半径的二次方根成反比，所以如果半径是100m，转速可以降为每分钟3.0转。

第6章相对论与量子论初步第1节高速世界第2节量子世界本章测评（时间：90分钟；满分：100分）一、选择题（本题共14小题，每小题4分，共56分）1.以下效应属于狭义相对论的是（）A.时间延缓B.长度收缩C.质量变大D.时空弯曲解析：A、B、C都属于狭义相对论，D属于广义相对论.答案：ABC2.下列说法正确的是（）A.世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B.时间和空间不依赖人们的意识而存在C.时间和空间是绝对的D.时间和空间是紧密联系、不可分割的解析：根据狭义相对论的观点，时间和空间都不是绝对的，都是相对的.时间和空间不能割裂，是紧密联系的.所以选项A、B、C错误，选项D正确.答案：D3.一只长的标尺以相对论速度穿过一根几米长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的.以下哪种叙述最恰当地描述了标尺穿过管子的情况（）A.标尺收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B.标尺收缩变短，因此在某些位置上，标尺从管子的两端伸出来C.两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住标尺D.所有这些都与观察者的运动情况有关解析：观察者的运动情况不同，选取不同的惯性系，标尺与管子的相对速度也不相同，观察到的标尺和管子的长度也不相同，所以选项D正确.答案：D4.下列服从经典力学规律的是（）A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船C.物体运动的速率接近于真空中的光速D.能量的不连续现象解析：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B正确，C错误.能量的不连续现象涉及量子论不适合用经典力学来解释，所以选项D错误.答案：AB5.如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动（）A.你的质量在减少B.你的心脏跳动在慢下来C.你永远不能由自身的变化知道你是否在运动D.你在变大解析：宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的。

高中物理第6章相对论与量子论初步章末检测鲁科版必修 2 一、选择题 ( 此题共 10 小题，每题 6 分，共 60 分 )1．惯性系S中有一边长为l 的正方形(以以下图所示)，从相对S系沿 x 方向以靠近光速匀速飞翔的飞翔器上测得该正方形的图象是() ．2v分析由 l ＝ l 01－c可知沿速度方向即x 轴方向的长度变短了，而垂直于速度方向，即 y 轴上的边长不变，故 C 对．答案 C2．经过一个加快装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加快，则对这个加快过程，以下描绘正确的选项是() ．A．依据牛顿第二定律，电子将不停做匀加快直线运动B．电子先做匀加快直线运动，后以光速做匀速直线运动C．电子开始近似于匀加快直线运动，以后质量增大，牛顿运动定律不再合用D．电子是微观粒子，整个加快过程根本就不可以用牛顿运动定律解说分析电子在加快装置中由静止开始加快，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律合用，能够以为在它被加快的最先阶段，它做匀加快直线运动．跟着电子的速度愈来愈大，靠近光速时，相对论效应愈来愈大，质量加大，它不再做匀加快直线运动，牛顿运动定律不再合用．答案 C3．人类对光的天性的认识经历了波折的过程．以下对于光的天性的陈说切合科学规律或历史事实的是 () ．11 / 4A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”实质上是同样的B．光的双缝干预实验显示了光拥有颠簸性C．麦克斯韦预知了光是一种电磁波D．光拥有波粒二象性答案 BCD4．当物体以很大速度运动时，它的质量与静止质量m0的关系是 m＝m0，此时它的动v 21－c2能应当是 ( ) ．A. 1 2B. 1 0 22mv 2mv2 0 2D．以上说法都不对C．mc－mc答案 C5．一列火车以较大的速度v 匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时辰路边上的人看到两灯同时亮了，那么车厢顶上的人看见的状况是( ) ．A．车头的灯先亮B．车尾的灯先亮C．两灯同时亮D．没法确立答案 A6．质子的质量为m，中子的质量为m，它们联合成质量为m的氘核，放出的能量应为() ．p nA． ( m p＋m n－m) c2 B． ( m p＋m n) c22 p 2C．mc D． ( m－m) c答案 A7．一宇航员要到离地球 5 光年的星球去旅游，现宇航员希望将行程缩短为 3 光年，则他所乘飞船相对于地球速度是( ) ．A． 0.1 c B． 0.6 c C． 0.9 c D．0.8 c答案 D8．以下对光的波粒二象性的理解中正确的选项是() ．A．既不可以把光子当作宏观观点中的粒子，也不可以把光波当作宏观观点中的波B．光的频次越低，光的颠簸性越显然；相反，频次越高的光粒子性越明性C．光在流传过程中常常显示颠簸性，在与物质作用时常常表现出粒子性D．大批光子产生的成效常常表现出颠簸性；个别光子产生的成效常常表现粒22 / 4子性答案 ABCD9．对于量子假说，以下说法正确的选项是() ．A．为认识决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说B．量子假说第一次提出了不连续的观点C．能量的量子化就是能量的不连续化D．量子假说以为电磁波在空间的流传是不连续的分析由量子假说普朗克提出，以为电磁波的发射和汲取都是不连续的，是一份一份进行的．它不只解决了黑体辐射的理论困难，并且更重要的是提出了“量子”观点，揭开了物理学上崭新的一页，选项B、 C正确．答案 BC10．相关光的天性，以下说法正确的选项是() ．A．光既拥有颠簸性，又拥有粒子性，这是相互矛盾和对峙的B．光的颠簸性近似于机械波，光的粒子性近似于质点C．光不拥有颠簸性D．因为光既有颠簸性，又拥有粒子性，没法只用此中一种去说明光的全部行为，只好以为光拥有波粒二象性分析19 世纪初，人们成功地在实验室中察看到了光的干预、衍射现象，这属于波的特征，微粒说没法解说这些现象；但 19 世纪末又发现了光电效应，这类现象颠簸说不可以解说，所以光既拥有颠簸性，又拥有粒子性，但光不一样于宏观的机械波和粒子，颠簸性和粒子性是光在不一样的状况下的两种不一样表现，是同一客体的两个不一样侧面，不一样属性，我们没法用此中一种去说明光的全部行为，只好以为光拥有波粒二象性，选项 D 正确．答案 D二、非选择题 ( 共 4 小题，共40 分 )11． (6分)对于光的天性，初期有牛顿的微粒说和惠更斯的颠簸说，以后又有麦克斯韦的________.20 世纪初，为解说________现象，爱因斯坦提出了光子说．答案电磁波光电效应12． (9 分 )________ 提出量子假说，以为物质辐射或汲取能量是一份一份不连续的，每一份33 / 4能量ε＝________；________在量子假说的基础上提出光子说．hc答案普朗克hν＝λ爱因斯坦13． (12 分 ) 依据德布罗意物质波关系＝h＝) ，若一个质量为60 kg 的运动员，百米λ(ppmv赛跑的成绩为 10 s ，试估量运动员的德布罗意波的波长．h 6.63 × 10－34m＝1.1 ×10 － 36m分析由λ＝p＝10060×10答案 1.1 ×10 －36 m14． (13 分) 有一把 1 m 长的尺子，放到速度为0.5 c 的火箭上去，并与火箭运动方向平行，地面上的人以为它有多长？由 l ′＝ l v2 （ 0.5 c）2分析1－c2＝1×1－c2 ＝ 0.866 m.答案0.866 m44 / 4。

2019-2020学年度鲁科版高中必修2物理第6章相对论与量子论初步第2节量子世界巩固辅导三十八第1题【单选题】如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠．下列说法正确的是( )A、这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B、这群氢原子能发出6种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C、这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应D、金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60eV【答案】：【解析】：第2题【单选题】已知一群氢原子处于量子数n=4的激发态，如图所示．这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光．能量大于或则等于2.60eV的光有( )A、一种B、二种C、三种D、四种【答案】：【解析】：第3题【单选题】如图所示是氢原子的能级图，对于一群处于n=4的氢原子，下列说法正确是( )A、这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B、这群氢原子能够发出6种不同频率的光C、如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由n=3能级跃迁到n=1能级发出的D、从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最长【答案】：【解析】：第4题【单选题】在绿色植物的光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10^﹣7m的光量子．每放出1mol 的氧气，同时植物储存469kJ的能量，绿色植物能量转换效率为（普朗克常量h=6.63×10^﹣34J?s）( )A、9%B、34%C、56%D、79%【答案】：【解析】：第5题【单选题】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有3条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出( )条不同频率的谱线．A、3B、4C、6D、10【答案】：【解析】：第6题【单选题】如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是( )A、这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B、由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小C、由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光波长最长D、用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应【答案】：【解析】：第7题【单选题】下列说法中正确的是( )A、结合能越大的原子核越稳定B、有误Th经过6次α衰变和4次β衰变后成为有误PbC、氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，电势能减小D、用绿光或紫光照射某金属发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能可能相等【答案】：【解析】：第8题【单选题】如图是氢原子的能级图，对于一群处于n=4的氢原子，下列说法中正确的是( )A、这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B、这群氢原子能够发出6种不同频率的光C、这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eVD、从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最短【答案】：【解析】：第9题【单选题】氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是( )A、电子绕核旋转的半径增大B、氢原子的能量增大C、氢原子的电势能增大D、氢原子核外电子的速率增大【答案】：【解析】：第10题【多选题】A、红光、B、黄光C、蓝－靛光D、紫光【答案】：【解析】：第11题【多选题】如图所示是氢原子的能级图，现有一群处于n=4能级上的氢原子，它们在跃迁回到n=1能级的过程中，可能辐射出N种不同频率的光子．辐射出的光子照射某种金属，能产生的光电子最大初动能是Ek ，已知该金属的逸出功是4.20eV，则( )A、N=3B、N=6C、Ek=8.55 eVD、Ek=9.40 eV【答案】：【解析】：第12题【多选题】电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( )A、氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B、电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C、电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D、电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的【答案】：【解析】：第13题【多选题】如图所示，是汞原子的能级图，一个自由电子的总能量为8.0ev，与处于基态的汞原子碰撞后（不计汞原子的动量变化），则电子剩余的能量可能为（碰撞无能量损失）( )A、0.3evB、3.1evC、4.9evD、8.8ev【答案】：【解析】：第14题【填空题】氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光，从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为λ2的光，若λ1＞λ2 ，则氢原子从能级B跃迁到能级C时，将______光子，光子的波长为______．【答案】：【解析】：第15题【填空题】根据波尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后，原子能量______，电子动能______（填“增大”、“减小”或“不变”）．【答案】：【解析】：。

第6章相对论与量子论初步（时间:50分钟满分:100分)一、选择题（本题共8小题，每小题6分,共48分.第1～5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确，全选对的得6分，选对但不全的得3分,有选错的得0分）1．首先提出量子理论的科学家是（)A．普朗克B．迈克尔孙C．爱因斯坦 D．德布罗意解析：选A 为了解释黑体辐射，普朗克首先提出了能量的量子化,故A正确。

2．属于狭义相对论基本假设的是在不同的惯性系中( ）A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：选A 狭义相对论的两条假设分别是在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同,故A正确.3.如图1所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶,当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（）图1A．同时被照亮 B．A先被照亮C．C先被照亮 D．无法判断解析：选C 列车上的观测者看到的是由B发出后经过A和C反射的光,由于列车在这段时间内靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观测者，看到C先被照亮，故只有C正确。

4。

如图2所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。

以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况（）图2A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C．两者都收缩，且收缩量相等,因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．所有这些都与观察者的运动情况有关解析：选D 如果你是在相对于管子静止的参照系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置，梭镖会完全处在管子内部。

然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了；所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子.又如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上,而大小是其一半;那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样;你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同。

最新精选高中物理必修2第6章相对论与量子论初步第2节量子世界鲁科版练习题三十七第1题【单选题】如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 2.49eV的金属钠．下列说法正确的是( )A、这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B、这群氢原子能发出6种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C、这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应D、金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60eV【答案】：【解析】：第2题【单选题】汞原子的能级图如图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是( )A、可能大于或等于7.7 eVB、可能大于或等于8.8 eVC、一定等于7.7 eVD、包含 2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种【答案】：【解析】：第3题【单选题】根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A、13.6eVB、3.4eVC、12.75eVD、12.09eV【答案】：【解析】：第4题【单选题】关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )A、太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱B、霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱C、进行光谱分析时，只能用明线光谱D、对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成【答案】：【解析】：第5题【单选题】如图为氢原子的能级示意图．现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时( )A、能发出3种不同频率的光B、能发出4种不同频率的光C、能发出5种不同频率的光D、能发出6种不同频率的光【答案】：【解析】：第6题【单选题】如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是 3.34eV ，那么对氢原子在能量跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )A、用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应B、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出4种不同频率的光C、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD、用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态【答案】：【解析】：第7题【单选题】图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E，处于n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。

第2节量子世界学习目标核心提炼1.了解热辐射、黑体等概念。

2.知道“紫外灾难”。

3.知道普朗克的量子假说，理解量子化。

4.理解物质的波粒二象性。

3个概念——热辐射、黑体、物质波1个学说——普朗克的量子说2个公式——ε＝hνE＝nε1个本质——光的本质一、“紫外灾难”不连续的能量阅读教材第119～120页“紫外灾难”、“不连续的能量”部分，了解热辐射、黑体的概念，了解“紫外灾难”。

1.热辐射因物体中的分子、原子受到激发而发射出电磁波的现象，称为热辐射。

物体在任何温度下都会发生热辐射现象。

2.黑体黑体是物理学家为了研究热辐射的规律而设想的一个理想化模型，它是一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体。

3.“紫外灾难”(1)实验曲线：人们发现，黑体的单色辐出度与黑体的辐射波波长和温度有关，并得出了黑体的单色辐出度与辐射波波长λ、温度T之间关系的实验曲线。

(2)“紫外灾难”：在推导符合实验曲线的公式时，发现结果与实验曲线不符合。

这个与实验不符的结果出现在紫外区。

4.普朗克的量子说(1)提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的。

(2)含义：物体辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍。

E＝nε (n＝1，2，3，…)(3)量子的能量：辐射中的一份能量就是一个量子。

量子的能量大小取决于辐射的波长，量子的能量ε与频率ν成正比。

ε＝hν，公式中h＝6.63×10－34J·s，称为普朗克常量。

普朗克常量是普朗克引进的一个物理普适常数，是微观现象量子特征的表征。

5.量子(化)含义所谓量子(或量子化)，本质是不连续性。

思维拓展你觉得夏天穿什么颜色的衣服最热？为什么？答案夏天穿黑色衣服比穿浅色衣服感觉要热的多，因为黑色衣服吸收热辐射的能量多，反射热辐射的能量少，因而感觉要热得多。

二、物质的波粒二象性阅读教材第121～122页“物质的波粒二象性”，了解物质的波动性和粒子性。

第六章《相对论与量子论初步》单元测试题一、单选题(共15小题)1.最早提出量子假说的物理学家是()A．爱因斯坦B．牛顿C．开普勒D．普朗克2.为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击铀原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是()A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c23.话说有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是()A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B．弟弟思念哥哥而加速生长C．由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢D．这是神话，科学无法解释4.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性5.两相同的米尺，分别静止于两个相对运动的惯性参考系S和S′中，若米尺都沿运动方向放置，则()A．S系的人认为S′系的米尺要短些B．S′系的人认为S系的米尺要长些C．两系的人认为两系的米尺一样长D．S系的人认为S′系的米尺要长些6.通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是()A．根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动B．电子先做匀加速直线运动，后以光速做匀速直线运动C．电子开始近似于匀加速直线运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用D．电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释7.A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A>v B，在火箭A上的人观察到的结果正确的是()A．火箭A上的时钟走得最快B．地面上的时钟走得最快C．火箭B上的时钟走得最快D．火箭B上的时钟走得最慢8.有关物体的质量与速度的关系的说法，正确的是()A．物体的质量与物体的运动速度无关B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大C．物体的质量随物体的运动速度增大而减小D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零9.属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比10.在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是() A．运动中的物体，其质量无法测量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太大D．物体质量并不随速度变化而变化11.广东省虎门大桥全长近15 km，在500 m高空有一架与大桥平行匀速飞行的飞机，飞机上人员看到大桥的长度将是()A．大于15 kmB．等于15 kmC．小于15 kmD．飞机飞行越快，大桥将变得越长12.惯性系S中有一边长为l的正方形(如下图所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是()A．B．C．D．13.关于光的本性，下列说法错误的是()A．光的波粒二象性说明光既与宏观中波的运动相同，又与宏观中粒子的运动相同B．大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D．光既有波动性，又具有粒子性，二者并不矛盾14.如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c．强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光速的传播速度为()A． 0.4cB． 0.5cC． 0.9cD． 1.0c15.假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是()A．这个人是一个矮胖子B．这个人是一个瘦高个子C．这个人矮但不胖D．这个人瘦但不高二、计算题(共3小题)16.设想在人类的将来实现了星际航行，即将火箭发射到邻近的恒星上去，火箭相对于日心－恒星坐标系的速率为v＝0.8c，火箭中静止放置长度为1.0 m的杆，杆与火箭方向平行，求在日心－恒星坐标系中测得的杆长．17.电子的静止质量为m e，加速后的电子相对实验室的速度是c(c为光速)，在实验室中观察到的加速后电子的质量是多大？18.在静止系中的正方立体每边长L0，另一坐标系以相对速度v平行于立方体的一边运动．问在后一坐标系中的观察者测得的立方体体积是多少？三、填空题(共2小题)19.设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．20.普朗克提出了能量子与频率成________(填“正比”或“反比”)的观点，如果能量子的能量用ε来表示，它的数值等于辐射光子的频率ν乘以一个常量h，即________，h称作普朗克常量，实验测得h＝________ J·s.四、简答题(共1小题)21.考虑以下四个问题：(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动时，人看到的光速是多少？(3)参考系O′相对于参考系O以速度v向左运动时，人看到的光速是多少？(4)根据狭义相对论理论，在上述三种情况下光速应该是多少？答案解析1.【答案】D【解析】普朗克是量子力学的奠基者，被称为量子力学之父．2.【答案】B【解析】3.【答案】C【解析】根据公式τ＝可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．4.【答案】C【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静质量，光子不是实物粒子，没有静质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．5.【答案】A【解析】6.【答案】C【解析】电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为在它被加速的最初阶段，它做匀加速直线运动．随着电子的速度越来越大，接近光速时，相对论效应越来越大，质量加大，它不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用．7.【答案】A【解析】在火箭A看来，地面和火箭B都高速远离自己，由τ＝知，在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B的时钟都变慢了，且v A>v B，故地面的时钟最慢，因此A正确，B、C、D错误．8.【答案】B【解析】9.【答案】A【解析】狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描述运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等．所以只有选项A正确．10.【答案】B【解析】根据狭义相对论m＝可知，在宏观物体的运动中，v≪c，所以m变化不大，而不是因为质量太大或无法测量．11.【答案】C【解析】由于飞机相对大桥是运动的，因此在飞机上观察者看来，大桥要缩短，故C正确．12.【答案】C【解析】由l＝l0可知沿速度方向即x轴方向的长度变短了，而垂直于速度方向，即y轴上的边长不变，故C对．13.【答案】A【解析】光的波粒二象性是微观世界特有的规律，既不能理解成宏观概念中的波，也不能把光子简单看成宏观概念中的粒子．14.【答案】D【解析】根据光速不变原理，在任何参照系中测量的光速都是c，D正确．15.【答案】D【解析】由公式l＝l0可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变．16.【答案】0.6 m【解析】由尺缩效应知：l＝l0，将l0＝1.0 m，v＝0.8c代入得到l＝0.6 m.17.【答案】1.67m e【解析】m＝＝≈1.67m e，即以c运动的电子的质量约是电子静止质量的1.67倍．18.【答案】L【解析】本题中立方体相对于坐标系以速度v运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为L＝L0测得立方体的体积为V＝L L＝L.19.【答案】k【解析】由E＝mc2得＝＝k，所以m＝km0.由m＝得＝＝k，得v＝c.20.【答案】正比ε＝hν 6.63×10－34【解析】21.【答案】(1)c(2)c＋v(3)c－v(4)都是c【解析】根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是c＋v，第三种情况应是c－v，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，三种情况光速都应是c.。

第1讲高速世界[时间：60分钟]题组一两个基本原理1．下列说法正确的是( )A．物理基本规律在所有惯性系中都是等价的B．在真空中，光的速度与光源的运动状态无关C．在惯性系和非惯性系中光都是沿直线传播的D．在所有惯性系中，光在真空中沿任何方向传播的速度都相同2．设某人在以速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是( )A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c题组二对相对论的理解3．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比4．甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是( )A．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度大D．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度小5．下面说法中正确的是( )A ．根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将变为原来的4倍B ．按照广义相对论可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将大于原来的4倍C ．当天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大D ．当天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大题组三 质速关系和质能关系6．对于公式m ＝m 01－v 2c 2，下列说法中正确的是( )A ．公式中的m 0是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体的运动速度v ＞0时，物体的质量m ＞m 0，即物体的质量改变了，故这种情况下，经典力学不再适用C ．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D ．通常由于物体的运动速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，故在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化7．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍．试求此时电子的质量变为静止时的多少倍．题组四 综合应用8．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．9．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度v ＝6×106m/s.此时电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？还可以用经典力学研究电子的运动规律吗？10．在静止系中的正方立体每边长L0，另一坐标系以相对速度v平行于立方体的一边运动．问在后一坐标系中的观察者测得的立方体体积是多少？答案精析第6章 相对论与量子论初步第1讲 高速世界1．A BD [根据相对性原理知，物理规律在所有惯性系中都是等价的，A 正确；根据光速不变原理知，B 、D 正确；根据爱因斯坦的广义相对论知，C 错误．]2．CD [根据光速不变原理，在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c 都是一样的，故C 、D 正确．]3．A [狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描述运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以只有A 项正确．]4．BD [对甲来说，他看到火车内的尺子是静止的，故长度为公式中的l ，他观察到乙手中的尺子是运动的，看到的长度相当于公式中的l ′，由l ′＝l 1－v 2c2，得l ′＜l ，故甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小，故A 错误、B 正确；同理，乙看到自己手中的尺子是静止的，长度为l ，他观察到甲手中的尺子是运动的，看到的长度为l ′，由l ′＝l 1－v 2c2得l ′＜l ，故乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小，故C 错误、D 正确．]5．AB [根据万有引力定律计算知A 正确；当星球半径变小，速度就变快，由相对论得出引力就大于原来的4倍，B 正确；当天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的相对论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大，当实际半径接近引力半径时，计算出的力差异很大，C 、D 错误．]6．CD [公式中m 0是静止质量，m 是物体以速度v 运动时的质量，A 错误；由公式可知，只有当v 的大小与光速具有可比性时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，B 错误，C 、D 正确．] 7．1.155解析 由爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系得m ＝m 01－v2c 2＝m 01－14＝2m 03≈1.155m 0，即此时电子的质量变为静止时的1.155倍．8．k k 2－1k解析 由E ＝mc 2得E E 0＝m m 0，所以m ＝km 0.由m ＝m 01－v 2c 2得m m 0＝11－v 2c 2＝k ，得v ＝k 2－1kc . 9．增大了 0.02% 可以解析 根据爱因斯坦的狭义相对论有m ＝m 01－v 2c 2≈1.000 2m 0， 故电子运动后的质量增大了，改变的百分比为m －m 0m 0×100%＝0.02%. 在这种情况下，由于质量改变很小，可以忽略质量的改变，经典力学理论仍然适用． 10．L 30 1－v 2c2 解析 本题中立方体相对于坐标系以速度v 运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为L ＝L 01－v 2c2 测得立方体的体积为 V ＝L 20L ＝L 301－v 2c2.。