人教版选修3-4第十五章相对论简介单元检测

绝密★启用前2019人教版高中物理选修3-4第十五章《相对论简介》单元检测题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

第Ⅰ卷一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是()A．A时钟走得最慢，B时钟走得最快B．A时钟走得最慢，C时钟走得最快C．C时钟走得最慢，A时钟走得最快D．B时钟走得最慢，A时钟走得最快2.在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两只小鸡在车厢前端出生．则()A．在火车上的人看来，一只小猫先出生B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生C．在地面上的人看来，一只小猫先出生D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生3.一张长方形宣传画长5 m、高3 m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度路过此宣传画，这张画由司机测量的图形是()A．边长为3 m的正方形B．长为3 m、高为1.8 m的长方形C．长为5 m、高为1.8 m的长方形D．长轴为3 m、短轴为1.8 m的椭圆形4.按照相对论的观点，下列说法正确的是()A．物体运动时的质量总是小于其静止时的质量B．物体运动时的质量总是等于其静止时的质量C．真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的D．真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的5.下列说法正确的是()A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一B．由相对论知：m＝，则物体的速度可以达到光速，此时其质量为无穷大C．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了D．根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是不同的6.关于狭义相对论，以下说法中正确的是()A．在不同的惯性系中测量，光速是不同的B．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中，时钟会变慢C．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度会变长D．牛顿第二定律在不同的惯性系中有不同的表述方式7.世界上有各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是()A．对的，对各种钟的影响必须相同B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样C． A和B分别说明了两种情况下的影响D．以上说法全错8.在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的()①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；②质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变；③惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些．A．①③是正确的B．①②是正确的C．①②③是正确的D．②③是正确的9.下列说法中不正确的是()A．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B．地面上静止的人观察一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0D．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了10.以下说法正确的是()A．光的偏振现象说明光是一种横波B．麦克斯韦的电磁场理论说明有电场就会产生磁场，有磁场就会产生电场C．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关D．光导纤维中内芯的折射率小于外套的折射率11.某火箭在地面上的长度为L0，发射后它在地面附近高速(约0.3c)飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法正确的是()A．下方地面上的人观察到火箭上的时间进程变快了B．下方地面上的人观察到火箭变短了C．火箭上的人观察到火箭变短了D．火箭上的人看到下方地面上的所有物体都变短了12.据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的99.9%，单束粒子能量可达到7万亿电子伏特．下列说法正确的是()A．如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速B．如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速C．粒子高速运动时质量大于静止时的质量D．粒子高速运动时质量小于静止时的质量13.如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动．则下列说法中正确的是()A．乙观察到甲身高变高B．甲观察到乙身高变低C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c14.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为()A． 0.5cB． 0.6cC． 0.8cD． 0.9c15.美国科学家2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在．引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了经典力学的局限性．关于经典力学，下列说法正确的是()A．经典力学完全适用于宏观低速运动B．经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的C．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论D．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值16.关于狭义相对论，下列说法中正确的是()A．宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船上的时钟变慢了B．宇宙飞船高速经过地球附近时，飞船上的人观察飞船上的时钟变慢了C．一根竹竿沿着垂直于竹竿方向高速运动时，竹竿的长度会缩短D．对于确定的物体，无论运动速度有多大，物体的质量都不会改变17.经典力学不能适用于下列哪些运动()A．以99%倍光速运行的电子束B．火箭的发射C．宇宙飞船绕地球的运动D．“勇气号”宇宙探测器的运动18.下列说法正确的是()A．机械波能发生多普勒效应，电磁波则不能B．全息照片利用了激光平行度好的特点C．考虑相对论效应，沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄19.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．甲看到乙手中的尺的长度比乙看到自己手中的尺的长度大B．甲看到乙手中的尺的长度比乙看到自己手中的尺的长度小C．乙看到甲手中的尺的长度比甲看到自己手中的尺的长度大D．乙看到甲手中的尺的长度与甲看到自己手中的尺的长度相同20.根据相对论判断，下列说法正确的是()．A．狭义相对论全面否定了经典力学理论B．如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里测得的物体的长度都是一样的C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量D．物体的速度越大，质量也变得越大第Ⅱ卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)21.一静止体积为V0，静止质量为m0的立方体沿一棱长方向相对地面以速率v运动，求地面的测量者测得的体积和质量．22.一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109eV，试问(1)这个电子的动质量是其静质量的多少倍？(2)这个电子的速率是多少？(m0＝0.91×10－30kg，c＝3×108m/s)23.在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为10 m．当飞船以0.60c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？24.一核弹含20 kg的钚，爆炸后生成的核静止质量比原来小.求爆炸中释放的能量．答案解析1.【答案】C【解析】A、B、C在同一转盘上，所以它们的角速度相同，由v＝r·ω可知，r越大，线速度v越大．由Δt＝可知，v越大，Δt越大，也就是说钟走得越慢．从图中可以看出，A时钟的线速度最小，C时钟的线速度最大，故A时钟走得最快，C时钟走得最慢．2.【答案】C【解析】火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁，则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生，故A、B错误；地面上的人认为，地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些，故在地面上的人看来，一只小猫先出生，故C正确，D错误．3.【答案】A【解析】根据相对论效应l＝l0，则司机测量时宣传画的长度变成5×0.6 m＝3 m，即图形是边长为3 m的正方形．4.【答案】D【解析】由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故A、B错误；光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，故C错误，D正确．5.【答案】A【解析】A.狭义相对论的两个基本假设是：光速不变原理和狭义相对性原理，故A正确；B.狭义相对论公式m＝中，光速是物体速度的极限，不可能达到，故B错误；C.根据相对论，有运动延迟效应和长度缩短效应，故在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，故C错误；D.根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是相同的，故D错误．6.【答案】B【解析】A.根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A错误；B.根据狭义相对论的钟慢效应可知，在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢，故B正确；C.按照狭义相对论的尺缩效应，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故C错误；D.根据爱因斯坦狭义相对论的相对性假设，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D错误．故选B.7.【答案】A【解析】根据爱因斯坦相对论的钟慢效应可知，若钟与观察者有相对运动，所有的钟都会变慢，而且变慢程度相同，这个结论与钟的构造、原理无关，故A正确，B、C、D错误．8.【答案】C【解析】由爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说法均对，故正确答案为C.9.【答案】C【解析】若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变，C选项错误，故选C.10.【答案】A【解析】光的偏振现象说明光是一种横波，A项正确。

第十五章 相对论简介 章末综合检测(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在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，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1．首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是( )A ．牛顿、法拉第B ．焦耳、奥斯特C ．爱因斯坦、普朗克D ．麦克斯韦、赫兹答案：D2．关于电磁波的应用，下列说法符合实际的是( )A ．医院里常用X 射线对病房和手术室进行消毒B ．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒C ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 答案：BD 3.图15－1如图15－1所示为LC 回路中电流随时间变化的图象，规定回路中顺时针电流方向为正．在t ＝34T 时，对应的电路是图15－2中的( )图15－2 答案：B4．“红外夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为( )A ．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B ．一切物体均在不停地辐射红外线C ．一切高温物体均在不停地辐射红外线D ．“红外夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线解析：选B.所有物体都发射红外线，因而红外夜视仪可以看清黑暗中的物体．5．(2011年苏州高二检测)关于时间间隔的相对性，火车在高速前进时，下列说法中正确的是( )A ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得快一些B ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得慢一些C ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得快一些D ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得慢一些答案：BD6．一个物体静止时质量为m 0，能量为E 0；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 ＝mc 2B ．物体速度为v 时动能E k ＝12mc 2 C ．物体速度为v 时动能E k ＝12m v 2 D ．物体速度为v 时动能E k ＝(m －m 0)c 2解析：选AD.根据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E 0表示物体静止时的能量，m 0表示物体静止时的质量，如果速度为v 时的质量为m ，则速度为v 时物体的能量为mc 2，则此时物体的动能为E k ＝mc 2－m 0c 2，故选项A 、D 正确，B 、C 错误．7．根据爱因斯坦质能方程，以下说法错误的是( )A ．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B ．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C ．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D ．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大 解析：选C.根据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误．若地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将不断增大，D 正确．8.图15－3如图15－3所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A 、B 、C 三个时钟，下列说法正确的是( )A ．A 时钟走得最慢，B 时钟走得最快B ．A 时钟走得最慢，C 时钟走得最快C ．C 时钟走得最慢，A 时钟走得最快D ．B 时钟走得最慢，A 时钟走得最快解析：选C.A 、B 、C 在同一转盘上，它们的角速度相同，由v ＝r ·ω可知r 越大，线速度v 越大．由Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2可知，v 越大，Δt 越大，也就是说钟走得越慢．从图中可以看出，A 时钟的线速度最小，C 时钟的线速度最大，故A 时钟走得最快，C 时钟走得最慢．9.图15－4如图15－4所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A ．内部也是漆黑一片，没有任何光B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C ．内部应该是很亮的D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去答案：BCD10．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速．在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大( )A ．摩托车B ．有轨电车C ．两者都增加D ．都不增加解析：选B.物体质量的增大只发生在给它不断输入能量而使速度增大的时候，水平速度的增大是由本身提供能量，则物体质量不增加，即m ＝m 0/1－⎝⎛⎭⎫v c 2与E ＝mc 2是统一的，故B 正确，A 、C 、D 错误．11．一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，长度变短解析：选D.在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.12．在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是( )A ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C ．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D ．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了解析：选BCD.因为表达式l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2和Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2，可知l ＜l 0和Δt ＞Δτ，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物体的长度越短，物理过程所经历的时间越长．故B 、C 、D 正确．二、计算题(本题共4小题，共40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)13．(10分)某雷达站发射的电磁波频率与发射器中LC 振荡电路的频率相等，在该发射器的LC 振荡电路中，线圈的电感L 可以从0.4 mH 变到0.01 H ，电容器的电容C 可以从0.36 pF 变到1 μF ，那么，振荡电路的最大频率和最小频率各为多少？解析：频率最大时，电容和电感都应最小，则：f max ＝12πL 1C 1＝12π0.4×10－3×0.36×10－12Hz ＝1.3×107 Hz频率最小时，电容和电感都应最大，则f min ＝12πL 2C 2＝12π0.01×1×10－6Hz ＝1.6×103 Hz. 答案：1.3×107 Hz 1.6×103 Hz14.图15－5(10分)如图15－5所示振荡电路中，线圈自感系数L ＝0.5 H ，电容器电容C ＝2 μF.现使电容器带电，从接通开关S 时刻算起：(1)当t ＝3.0×10－2 s 时，电路中电流方向如何？(2)经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？解析：(1)LC 回路振荡的周期：T ＝2πLC ＝2π0.5×2×10－6 s ＝6.28×10－3 s当t ＝3.0×10－2 s 时，t ＝4.78T ，即434T <t <5T ， 此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流顺时针．(2)当接通开关S 时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时t ＝T 4＝1.57×10－3 s. 答案：(1)顺时针 (2)1.57×10－3 s15．(10分)静止的μ子的寿命约为t 0＝2×10－6s.假设在8 km 的高空，由于τ介子的衰变产生一个速度为v ＝0.998c 的 μ子，试论证此μ子有无可能到达地面．解析：以地球为参考系，μ子的寿命为：t ＝t 01－v 2c2＝31.6×10－6s 所以x ＝v ·t ＝9.46 km ＞8 km此μ子有可能到达地面．答案：见解析16．(10分)如果将电子由静止加速到速率为0.10c ，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c 加速到0.90c ，又需对它做多少功？解析：由相对论的动能表达式和质速关系可得当电子速率从v 1增加到v 2时，电子动能的增量为ΔE k ＝E k2－E k1＝(m 2c 2－m 0c 2)－(m 1c 2－m 0c 2)＝m 0c 2(11－v 22c 2－11－v 21c 2)，根据动能定理，当v 1＝0，v 2＝0.10c 时， 外力所做的功为W ＝ΔE k ＝2.58×103 eV当v 1＝0.80c ，v 2＝0.90c 时， 外力所做的功为W ′＝ΔE k ′＝3.21×105 eV .答案：2.58×103 eV 3.21×105 eV。

2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十五章相对论简介》《第一节相对论的诞生》单元测试试卷【2】含答案考点及解析班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上一、选择题1.一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过A、B两点，历时1s，质点通过B点后再经过1s又第2次通过B点，在这两秒钟内，质点通过的总路程为12cm，则质点的振动周期和振幅分别为（）A．3s，6cm B．4s，6cm C．4s，9cm D．2s，8cm【答案】 B【解析】试题分析: 简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过A、B两点，则可判定这两点关于平衡位置O点对称，所以质点由A到O时间与由O到B的时间相等，那么平衡位置O到B点的时间t=0.5s，因过B点后再经过t=1s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B点，则1=0.5s，故从平衡位置O到最大位置的时间是1s，故周期是有从B点到最大位置的时间t2T=4s；质点通过路程12cm所用时间为2s，是周期的一半，所以路程是振幅的2倍，故振幅A=12/2cm=6cm，故选B。

考点：简谐运动的周期和振幅2.一列横波沿x轴正方向传播，在t＝0时刻的波形曲线如图所示．已知这列波的质点P连续出现两次波峰的时间间隔为0.4 s，则()．A．这列波的波长为5 mB．这列波的传播速度为10 m/sC．当t＝0.7 s时，质点Q第一次到达波峰D．质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷【答案】BC【解析】从波形图像可知此波的波长是4 m，根据题意可知周期为0.4 s，则波速为10 m/s；t ＝0时刻平衡位置在x＝2 m处的质点正处于波峰，因此，使质点Q第一次到达波峰所需经过的时间，即为波峰从x＝2 m处推进到x＝9 m处所需的时间为Δt＝s＝0.7 s；P、Q两质点相距8 m，即两个波长，当两者均已振动时，对平衡位置的位移总是相同的(包括大小和方向)．由以上分析可知，本题正确选项为B和C.3.卡车在水平路面上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物做简谐运动，则货物对车厢底板压力最小的时刻是( )A．货物通过平衡位置向上运动时B．货物通过平衡位置向下运动时C．货物向上达到最大位移时D．货物向下达到最大位移时【答案】C【解析】试题分析：根据当物体处于失重状态时，货物对车厢的压力大于超重状态时，当货物加速度向下时，处于失重状态，根据简谐振动规律可得当物体位于向上最大位移时，加速度向下最大，故此时货物对车厢的压力最小，故选C考点：考查了简谐振动点评：本题也可以根据简谐运动的特征：，以货物为研究对象，根据加速度的方向，由牛顿第二定律分析哪一点货物对车厢底板的压力小于货物的重力．4.一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，以下说法正确的是A．t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小B．t2时刻摆球速度最大，振动方向沿x正方向C．t3时刻摆球速度为零，加速度最大，方向沿x负方向D．t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大【答案】D【解析】本题考查的是单摆的相关问题，根据振动图像，t1时刻摆球位移最大，悬线对它的拉力最小，A错误；t2时刻摆球速度最大，振动方向沿x负方向，B错误；t3时刻摆球速度为零，加速度最大，方向沿x正方向，C错误；t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大，D 正确；5.如图所示，一半径为R的圆弧形轨道固定在水平地面上，O为最低点，轨道末端A、B两点距离水平地面的高度分别为h和2h，h<<R。

人教版选修3-4 第十五章相对论简介单元检测(满分:100分;时间:90分钟)一、选择题(每小题8分,共48分)1.(多选)关于物体的质量,下列说法正确的是()A.在牛顿力学中,物体的质量是保持不变的B.在牛顿力学中,物体的质量随物体的速度变化而变化C.在相对论力学中,物体静止时的质量最小D.在相对论力学中,物体的质量随物体速度的增大而增大2.如图所示,鸡蛋和乒乓球都静止在地面上,关于二者所具有的能量关系,下列说法中正确的是()A.鸡蛋大B.乒乓球大C.一样大D.无法进行比较3.用相对论的观点判断,下列说法不正确的是()A.时间和空间都是绝对的,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.在地面上的人看来,以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢,但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C.在地面上的人看来,以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上长度变小,而飞船中的宇航员却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≪c时,时间间隔的相对性和长度的相对性可忽略4.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.这个人又矮又胖B.这个人又高又瘦C.这个人矮但不胖不瘦D.这个人瘦但不高不矮5.一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球,下列说法正确的是()A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c6.已知太阳内部进行着激烈的热核反应,每秒钟辐射的能量为3.8×1026 J,则可算出()A.太阳的质量约为4.2×106 tB.太阳的质量约为8.4×106 tC.太阳的质量每秒减小约为4.2×106 tD.太阳的质量每秒减小约为8.4×106 t二、非选择题(共52分)7.(10分)如图所示,某车沿水平方向高速行驶,车厢中央的光源发出一个闪光,闪光照到了车厢的前、后壁,则地面上的观察者认为该闪光(选填“先到达前壁”“先到达后壁”或“同时到达前后壁”),同时他观察到车厢的长度比静止时变(选填“长”或“短”)了。

第十五章 《相对论简介》单元测评本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷 (选择题，共40分)一、选择题(1～6为单选，7～10为多选，每小题4分，共40分)1．对相对论的基本认识，下列说法正确的是( )A ．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B ．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C ．在高速运动的飞船中的钟走得比地球上的钟快D ．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了答案 A解析 爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系，质量和能量是物体存在的两种形式，质量和能量是不同的概念，B 错误；再由相对论的基本原理可知，A 正确，C 、D 错误。

2．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，若火箭相对地面的速度均为v ，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )A ．c ＋v ，c －vB ．c ，cC ．c －v ，c ＋vD ．无法确定答案 B解析 根据光速不变原理，观察者测出的光速都为c ，故B 正确。

3．对于公式m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，下列说法不正确的是( )A ．公式中的m 0是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体运动速度v ＞0时，物体的质量m ＞m 0，即物体的质量改变了，但当v 较小时，经典力学仍适用C ．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，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 ．通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化答案 A解析 公式中的m 0是物体静止时的质量，A 错误；在v 远小于光速时，质量的变化不明显，经典力学依然成立，B 、C 、D 正确。

故A 正确。

4．用著名的公式E ＝mc 2(c 是光速)，可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量。

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作物理人教3-4第十五章相对论简介单元检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分)1．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2．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是()A．牛顿发现了万有引力定律B．洛伦兹发现了电磁感应定律C．光电效应证实了光的波动性D．相对论的创立表明经典力学已不再适用3．经典力学的局限性有()A．经典力学没有局限性B．经典力学的应用受到物体运动速率的限制，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了C．经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象D．经典力学的时间和空间分离的观点不对4．下列说法正确的是()A．在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界C．相对论的出现否定了经典力学理论D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型5．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6．一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是()A．如果向东跳得最远，则船向东行驶B．如果向东跳得最近，则船向东行驶C．他向各个方向跳的最大距离相同，但不能由此判断船行方向D．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向7．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．0.98．下列哪些不是“相对论”的内容()A．狭义相对性原理B．“尺缩效应”C．时钟变慢D．质量不变是物体的固有属性，与运动状态无关9．下列说法中正确的是()A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向红端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越慢D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的10．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′。

高中物理人教版本选修3-4第十五单元《相对论简介》单元考试测试卷第十五单元《相对论简介》单元测试卷一、单选题(共15小题)1.下列哪些不是“相对论”的内容()A．狭义相对性原理B． “尺缩效应”C．动钟变慢D．质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关2.有下列几种说法：①所有惯性系对物理基本规律都是等价的；①在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；①在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同的．关于上述说法()A．只有①①是正确的B．只有①①是正确的C．只有①①是正确的D．三种说法都是正确的3.火箭以c的速度飞离地球，在火箭上向地球发射一束高能粒子，粒子相对地球的速度为c，其运动方向与火箭的运动方向相反．则粒子相对火箭的速度大小为()A．c B．C．c D．4.下列说法中正确的是()A．照相机的镜头上涂了一层增透膜，膜的厚度一般为绿光在空气中波长的四分之一B．牛顿环实验说明了光具有波动性，且照射光波长越长，观察到的条纹间隔越小C．如果观察者和μ子一起以接近光速的速度扑向地球，会感到地球大气层变得很薄D．相对论认为空间和时间是脱离物质而存在的，与物质的运动状态无关5.如果宇航员驾驶一艘宇宙飞船，以接近光速的速度朝某一星球飞行，他是否可以根据下列变化感觉到自己在运动()A．身体质量在减小B．心脏跳动变慢C．身体质量在增加D．永远不可能由自身的变化知道他是否在运动6.下列说法正确的是()A．一枚静止时长为30 m的火箭以0.6c的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度为24 mB．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是衍射中产生的色散现象C．单摆在周期性的驱动力作用下做受迫运动，驱动力的频率增大，单摆的振幅不可能减小D．狭义相对论的一个重要结论：质能方程说明物体的总能量和它的质量是正比关系，能量和质量可以相互转化7.下列说法中正确的是()A．振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零B．电磁波、超声波均可在真空中传播C．可见光在同一玻璃砖中传播时，波长越长、波速越小D．以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c8.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为()A． 0.5c B． 0.6c C． 0.8c D． 0.9c9.根据相对论判断，下列说法正确的是()．A．狭义相对论全面否定了经典力学理论B．如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里测得的物体的长度都是一样的C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量D．物体的速度越大，质量也变得越大10.惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是()A．B．C．D．11.从牛顿到爱因斯坦，物理学理论发生了跨越式发展．下列叙述中与爱因斯坦相对论的观点不符合的是()A．高速运动中的尺子变长B．高速运动中的时钟变慢C．高速运动中的物体质量变大D．光速是自然界中速度的极限12.下列有关物理知识的说法中正确的是() A．光能发生偏振现象说明光波是纵波B．均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场C．某人在速度为光速0.5倍的飞行器上打开一光源，光源发出的光相对于地面的速度为1.5倍光速D．一切高温物体都能发射紫外线，紫外线能杀死多种细菌，还有助于人体合成维生素D13.下列说法中不正确的是()A．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B．地面上静止的人观察一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0D．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了14.下列说法中正确的是()A．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，蓝光的条纹间距宽B．光纤通信利用了全反射的原理C．肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的D．现实中的动车组高速行驶时，在地面上测得车厢的长明显变短15.话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光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了C．由相对论可知，物体速度越大，在其上时间进程就越慢，生理过程也越慢D．这是神话，科学无法解释二、填空题(共3小题)16.20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦建立了________，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革．17.某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光________(选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”)，同时他观察到车厢的长度比静止时变________(选填“长”或“短”)了.18.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．三、计算题(共3小题)19.设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0 s后该飞船将与一颗以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞．试问：(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞？20.一宇宙飞船以速度v1＝0.75c离开地球，然后从飞船上沿离开地球的方向发射一枚火箭，相对速度v2＝0.75c，问火箭相对地球的速度是多少？21.π＋介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8s(在它自己的参考系中测得)，则：(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室参考系中测量它的寿命为多长？(2)它在衰变前运动的距离为多少？答案解析1.【答案】D【解析】由m＝知，质量与物体的运动速度有关，故D选项不是相对论中的内容．2.【答案】D【解析】所有惯性系对物理基本规律都是等价的；在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．3.【答案】C【解析】由u＝，可得－c＝，解得u′＝－c，负号说明与v方向相反．4.【答案】C【解析】A.当光照射时，增透膜的两表面产生频率相同的反射光，从而出现光的抵消，最终实现增加透射性，膜的厚度一般为绿光在薄膜中波长的四分之一，故A错误；B.牛顿环实验说明了光具有波动性，且照射光波长越长，观察到的条纹间隔越大，故B错误；C.如果观察者和μ子一起以接近光速的速度扑向地球，根据相对论的假设可得，观察者会感到地球大气层变得很薄，故C正确；D.相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关．故D错误．5.【答案】D【解析】相对论的基本概念是：当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动．当房子突然停止运动时，在其中的人是能够感知这一点的；当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉；当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动．但如果房子是在做匀速直线运动，即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动．即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动．所以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变化．6.【答案】A【解析】根据长度的相对性：L＝L0得，观察者测得火箭的长度为：L＝24 m，故A正确；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象，故B错误；单摆在周期性的驱动力作用下做受迫运动，当驱动力的频率与单摆的固有周期相同时，振幅最大，故C错误；狭义相对论的一个重要结论：质能方程说明了物体的总能量和它的质量的关系，能量和质量是不可以互换的，故D错误．7.【答案】D【解析】A.回复力也不一定就是合外力．举例：在单摆中，单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，并非是重力与绳子拉力的合力，故A错误；电磁波可在真空中传播，但超声波是机械波，不能在真空中传播，故B错误；不同波长的光波在同一介质中传播时，折射率n不同，波长越长，n越小，根据v＝，波速越大，故C错误；根据光速不变原理可知，以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c.故D正确．故选D.8.【答案】C【解析】由l＝l0，且＝，可得v＝c＝0.8c，故选项C正确．9.【答案】D【解析】由相对论的结论可知，D正确．10.【答案】C【解析】由相对论知识l＝l0得，运动方向上的正方形的边长变短，垂直运动方向的正方形的边长不变，C图象正确．11.【答案】A【解析】A.根据狭义相对论的尺缩效应，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，故A错误；B.根据狭义相对论，运动的钟比静止的钟走得慢．故B 正确；C.根据狭义相对论的基本结论，质量并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大，故C正确；D.根据光速不变原理可知，光速是自然界中速度的极限．故D正确．故选A. 12.【答案】D【解析】光的偏振现象说明光是横波，故A错误；根据电磁场理论，变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故B错误；根据爱因斯坦狭义相对论中光速不变原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的，故C错误；一切高温物体都能发射紫外线，如弧光灯、太阳等；紫外线能杀死多种细菌，还有助于人体合成维生素D，但过量的紫外线对人体是有害的，故D正确．13.【答案】C【解析】若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变，C选项错误，故选C.14.【答案】B【解析】A.双缝干涉实验中条纹间距与波长成正比，由于红色光的波长比蓝色光的波长大，所以相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距，故A错误；B.光纤通信利用了全反射的原理，故B正确；C.肥皂泡呈现彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生干涉形成的，故C错误；D.根据狭义相对论可知，当列车的速度接近光速时，沿着速度方向长度才明显变短，故D错误．故选B.15.【答案】C【解析】根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢，时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的．飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体新陈代谢越缓慢．16.【答案】狭义相对论【解析】狭义相对论．17.【答案】先到达后壁短【解析】地面上的观察者认为地面是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度相对地面是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时间也就晚些，即地面上的观察者认为该闪光先到达后壁．根据长度的相对性可知：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．故可以得出观察者观察到车厢的长度比静止时变短．18.【答案】k【解析】依据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则其质量等于其静止质量的k倍，再由相对论质量公式m＝得＝.19.【答案】(1)0.946c (2)4.0 s【解析】(1)这是一个相对论速度变换问题，取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向，则S′系相对S系的速度v＝0.60c，彗星相对S系的速度ux＝－0.80c，由速度变换公式ux＝，代入数据得ux′＝－0.946c.即彗星以0.946c的速率向飞船靠近．(2)由时间间隔的相对性Δt＝，有Δt＝5.0 s，解得Δt′＝4.0 s.20.【答案】0.96c【解析】由u＝可得．u＝＝0.96c.21.【答案】(1)4.33×10－8s(2)10.39 m【解析】(1)已知Δτ＝2.6×10－8s，v＝0.8c，根据Δt＝得，在实验室中测量它的寿命为Δt＝s≈4.33×10－8s.(2)在衰变前它运动的距离为s＝v·Δt＝0.8×3×108×4.33×10－8m＝10.39 m.。

第十五章《相对论简介》单元测试题一、单选题(共15小题)1.关于相对论，以下说法正确的是()A．在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样B．狭义相对论时空观认为时间与运动无关C．狭义相对论时空观认为空间与运动无关D．狭义相对论认为质量是物体本身固有的，与运动无关2.关于狭义相对论，以下说法中正确的是()A．在不同的惯性系中测量，光速是不同的B．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中，时钟会变慢C．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度会变长D．牛顿第二定律在不同的惯性系中有不同的表述方式3.以下说法中正确的是()A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的干涉现象B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并通过实验加以证实C．某种介质中振源振动的越快，机械波传播得就越快D．运动物体速度可以大于真空中的光速4.下列说法中正确的是()A．振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零B．电磁波、超声波均可在真空中传播C．可见光在同一玻璃砖中传播时，波长越长、波速越小D．以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c5.一固有长度为40 m的飞船中有一时钟，飞船以0.2c的速率飞行．关于地球表面的人观测到的现象，说法正确的是()A．钟走快了B．钟走慢了C．飞船长度等于40 mD．飞船长度大于40 m6.在经典的时空观中，下列说法错误的是()．A．空间是恒定不变的B．时间是恒定不变的C．任何参考系中测量同一个物体的长度是相同的D．任何观察者测量同一个事件的时间是相同的7.在狭义相对论中，下列说法中正确的是()A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B．相对论认为时间和空间是脱离物质而独立存在的，是绝对的C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了8.用相对论的观点判断，下列说法不正确的是()A．时间和空间都是绝对的，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．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船上的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“动钟变慢”和“长度收缩”效果可忽略不计9.一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.以下属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．任何介质中光速相同B．时间间隔具有相对性C．空间尺度具有相对性D．一切物理规律都相同11.经典力学不能适用于下列哪些运动()A．以99%倍光速运行的电子束B．火箭的发射C．宇宙飞船绕地球的运动D．“勇气号”宇宙探测器的运动12.下列说法正确的是()A．爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快B．狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式C．在高速运动情况下，经典力学的规律仍然适用D．可以通过力学实验区分均匀引力场和一个做匀加速运动的参考系13.下列说法正确的是()A．雨后天空出现彩虹是光的衍射现象B．相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的C．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播14.下列说法正确的是()A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定产生变化的磁场B．波源与观测者相互靠近时，观测者测得的频率变小C．狭义相对论认为：火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后距离变大了D．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝A sin t，则质点在第1 s末与第5 s末的速度方向不同15.下列说法正确的有()A．光速不变原理是广义相对论的两个基本假设之一B．地面上静止的人观察一根高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．电磁波频率变大排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、γ射线、X射线D．麦克耳孙－莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的二、计算题(共3小题)16.一个以2×108m/s的速度运动的球，半径为a，试分析静止着的人观察球会是什么样的形状？17.长度测量与被测物体相对于观察者的运动情况有关，物体在运动方向上长度会缩短．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度从一观测站的上空飞过．(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？18.一立方体物体静止时的体积为V，质量为m，当该物体沿一条棱以速度v运动时，它的体积变为多少？三、填空题(共3小题)19.1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以狭义相对性原理和__________这两条基本假设为前提的．在相对于地面以0.8c运动的光火箭上的人观测到地面上的生命进程比火箭上的生命进程要________________(填“快”或“慢”)．20.一飞船以速度v沿图示方向飞行，地面观测者测得飞船经过相距为L0的A、B两点经历时间为t1，而飞船驾驶员测量经过A、B两点时间是t2，则有t1__________t2(选填＞，＝，＜)，原因是飞船驾驶员观测到A、B两点距离L____L0(选填“＞”“＝”或“＜”)．21.广义相对论认为，在任何参考系中，物理规律都是________．四、简答题(共3小题)22.静止的μ子的寿命约为t0＝2×10－6s．假设在8 km的高空，由于τ介子的衰变产生一个速度为v ＝0.998c的μ子，试论证此μ子有无可能到达地面．23.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，火箭中静止放置一长度为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．24.一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？答案解析1.【答案】A【解析】A.根据光速不变原理知：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样，A正确；B.经典时空观认为时间间隔、空间距离以及物体的质量都是绝对不变的，但根据狭义相对论钟慢效应，狭义相对论时空观认为时间与运动有关，故B错误；C.根据狭义相对论尺缩效应，空间与运动有关，C错误；D.狭义相对论认为速度越大，质量越大，故D错误．2.【答案】B【解析】A.根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A错误；B.根据狭义相对论的钟慢效应可知，在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢，故B正确；C.按照狭义相对论的尺缩效应，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故C错误；D.根据爱因斯坦狭义相对论的相对性假设，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D错误．故选B.3.【答案】A【解析】A.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，是由于膜上下表面反射回的光相遇发生干涉形成的，这是光的干涉现象，故A正确；B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验加以证实，故B错误；C.机械波的传播速度和介质的振动快慢无关，故C错误；D.运动物体速度不能大于真空中的光速，故D错误．4.【答案】D【解析】A.回复力也不一定就是合外力．举例：在单摆中，单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，并非是重力与绳子拉力的合力，故A错误；电磁波可在真空中传播，但超声波是机械波，不能在真空中传播，故B错误；不同波长的光波在同一介质中传播时，折射率n不同，波长越长，n越小，根据v＝，波速越大，故C错误；根据光速不变原理可知，以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c.故D正确．故选D.5.【答案】B【解析】飞船以0.2c的速率飞行时，根据相对论钟慢效应可知地球表面的人观测到钟走慢了；根据尺缩效应可知飞船长度小于40 m，故A、C、D错误，B正确．6.【答案】B【解析】时间是变化的，在经典时空观中时间是均匀地与任何外界事物无关地流逝着的，故B错．7.【答案】A【解析】一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故A正确；相对论认为时间和空间是脱离物质而独立存在的，是相对的，故B错误；根据狭义相对论可知，一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中不是同时发生，故C错误；地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，故D错误．8.【答案】A【解析】按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由Δt＝可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对观察者静止，时钟准确，B正确；由l＝l0可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人沿运动方向长度都减小，C正确；当v≪c时，“动钟变慢”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D也正确．9.【答案】D【解析】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故观察到隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形．10.【答案】D【解析】爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的；因此：物理规律在所有的惯性系中都具有相同的形式．在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变的，都为c＝3.0×108m/s，故D正确，A、B、C 错误．11.【答案】A【解析】A.微观粒子不适用于经典力学，特别是以99%倍光速运行的电子束，故A符合题意；B.火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速运动，经典力学能适用．故选A.12.【答案】B【解析】狭义相对论认为运动的时钟变慢，故A项错．狭义相对论认为所有惯性系是等价的，一切物理规律在惯性系中都有相同的形式，故B项正确；在高速运动情况下，经典力学的规律不再适用，故C项错；一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等效，不能通过力学实验来区分，故D项错．13.【答案】B【解析】A.雨后天空出现的彩虹是光的色散现象，故A错误；B.根据相对论的知识可知，相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故B正确；C.横波传播过程中，质点在平衡位置上下振动，不发生横向移动，故C错误；D.电磁波的传播不需要介质，故D错误．故选B 14.【答案】D【解析】A.根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生磁场，只有非均匀变化的电场周围才产生变化的磁场．在变化的磁场周围一定产生电场，只有非均匀变化的磁场周围才产生变化的电场，故A错误；B.波源与观测者相互靠近时，观测者测得的频率变大，故B错误；C.根据狭义相对论可知，火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后距离变小，故C错误；D.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝A sin t，与简谐振动的方程：x＝A sinωt比较可知，其角速度为，周期：T＝＝＝8 s，则质点在第1 s末与第5 s末时间差半个周期，所以它们的速度方向相反，故D正确．故选D.15.【答案】D【解析】A.光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A错误；B.地面上静止的人观察一根高速运动的杆，沿着运动方向的长度总比杆静止时的长度短，故B错误；C.电磁波频率变大排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故C错误；D.爱因斯坦建立狭义相对论所依据的一个基本假设就是光速不变原理，还有一个是狭义相对性原理．故D正确．16.【答案】长轴为2a，短轴为1.49a的椭球体【解析】由长度相对公式有l＝l0，v一定，球沿运动方向上的长度成比例地减小，球沿运动方向的最大长度为l＝2a·＝2a·＝1.49a，垂直于球运动方向，球的长度不变为2a.因此静止的人观察球的形状会是长轴为2a，短轴为1.49a的椭球体．17.【答案】(1)2.25×10－7s(2)3.75×10－7s【解析】(1)观测站测得船身的长度为：L＝L0＝90×m＝54 m，通过观测站的时间间隔为：Δt＝＝＝2.25×10－7s.(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为：Δt′＝＝＝3.75×10－7s.18.【答案】V【解析】根据狭义相对论的尺缩效应公式得x＝x0由静止观察者测得立方体的长、宽、高分别为x＝x0，y＝y0，z＝z0，相应的体积为V′＝xyz＝x0y0z0＝V.19.【答案】光速不变原理慢【解析】狭义相对论是以狭义相对性原理和光速不变原理为依据的．根据狭义相对论的运动延迟效应，相对于地面以0.8c运动的光火箭上的人观测到地面上的生命进程比火箭上的生命进程要慢．20.【答案】＞＜【解析】根据相对论长度公式：L＝L0，可知，飞船驾驶员观测到A，B两点距离小于地面上人观测的距离，即L＜L0；根据位移与速度的比值即为时间，则有t1＝，而飞船驾驶员测量经过A，B两点时间是t2＝；因此有t1＞t2.21.【答案】相同的【解析】狭义相对论认为，所有物理规律在惯性系中都是平等的，突出了惯性系特殊的地位．而广义相对论把这种思想更推广一些，认为不只是惯性系，所有参考系，物理规律都应该一样．22.【答案】μ子有可能到达地面【解析】以地球为参考系，μ子的寿命为：t＝≈31.5×10－6s所以x＝v·t＝9.43 km＞8 km，因此μ子有可能到达地面．23.【答案】在日心－恒星坐标系中测得的杆长是0.6 m【解析】由狭义相对论的长度收缩效应：L＝L0＝0.6 m24.【答案】总能量E中已经计入了物体的动能．【解析】总能量E＝E0＋E k，E0为静质能，E0＝m0c2，E k为动能，E＝E0＋E k＝mc2.。

人教版选修3－4第十五章相对论简介单元测试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列选项是物理学中的理想化模型的有（）A．平行四边形定则B．电动势C．点电荷D．光电效应2．下列物理量中全部是矢量的是( )A．位移、速度、平均速度、时间B．速度、路程、平均速度、速率C．位移、速度、加速度、瞬时速度D．速度、加速度、路程、平均速率3．在电场中某点，当放入正电荷时，受到的静电力方向向右；当放入负电荷时，受到的静电力方向向左，则下列说法中正确的是（）A．当放入正电荷时，该点场强方向向右；当放入负电荷时，该点的场强方向向左B．该点的场强方向向右C．该点的场强方向向左D．该点场强方向可能向右，也可能向左4．下列说法中正确的是( )A．条形磁铁的磁感线总是从磁铁的N极出发，终止于磁铁的S极B．只受电场力的作用，带电粒子在电场中也可以做匀速圆周运动C．运动的带电粒子进入磁场一定会受到磁场力的作用D．通电直导线在磁场某处所受安培力的方向即为该点磁场的方向5．在行驶汽车上的乘客，看到道路两旁的树木不断向后退，这是因为乘客选择的参考系是（）A．所乘坐的汽车B．地面上的建筑物C．道路旁的树木D．路边站着的人6．下列运动的研究对象中，能看成质点的是（）A．研究跳水运动员入水时减小水花的方法B．研究10 000米长跑时运动员的速度C．研究火车进站时的速度和停靠位置D．研究体操运动员的优美舞姿7．下列各选项中，不属于狭义相对论内容的是（）A．光子的能量与光的频率成正比B．物体的质量随着其运动速度的增大而增大C．在不同的惯性参考系中，时间间隔具有相对性D．在不同的惯性参考系中，长度具有相对性8．下列说法中不正确的是( )A．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．一根杆的长度静止时为0l，不管杆如何运动，杆的长度均小于0lD．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了9．爱因斯坦是近代最著名的物理学家之一，曾提出许多重要理论，为物理学的发展做出过卓越贡献，下列选项中不是他提出的理论是（）A．物质波理论B．相对性原理C．光速不变原理D．质能关系式10．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（）A．边长为3m的正方形B．长为3m、高为1.8m的长方形C．长为5m、高为1.8m的长方形D．长轴为3m、短轴为1.8m的椭圆形11．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为()A．1.7c B．0.1cC．0.99c D．无法确定12．以下有关波动和相对论内容的若干叙述正确的是()A．单摆的摆球振动到平衡位置时，所受的合外力为零B．光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C．波在传播的过程中，介质质点将沿波传播的方向做匀速运动D．两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化13．如图所示，惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速的匀速飞行器上测得该正方形的图像是（）A．B．C．D．14．某物体的速度使其质量增加10%，则此物体在其运动方向上缩短了( )A．10% B．90%C．10/11 D．1/1115．对相对论的基本认识，下列说法正确的是A．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了16．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h．若将小球A换为质量为3m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g，不计空气阻力) ()A BC D17．在地面上以速率v 1竖直向上抛出一个物体，物体落地时的速率为v 2，若物体所受空气阻力的大小与其速率成正比，则物体在空中运动的时间( )A ．12v v t g +=B ．122v v t g -=C ．12v v t g +<D ．12v v t g-< 18．如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA 固定不动，绳OB 在竖直面内转动，物块保持静止。

第十五章相对论简介( 时间：50 分钟满分：100 分)一、选择题(每小题6分，共48分。

在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确)1．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速 c 的80%，即每秒24 万千米。

下列结论正确的是( )A.在类星体上测得它发出的光的速度是(1 + 80%)cB.在地球上接收到它发出的光的速度是(1 —80%)cC.在类星体上测得它发出的光的速度是 cD.在地球上测得它发出的光的速度是c2．下列说法正确的是( )A.在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的B.以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界C.相对论的出现否定了经典力学理论D.伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳一演绎法”是经典力学方法的典型3．如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行，你可以发觉( )A.你的质量在增加B.你的心脏跳动在慢下来C.你在变小D.你永远不能由自身的变化知道你的速度4．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的重大革命，因为它( )A.揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B.借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C.否定了牛顿力学的原理D.修正了能量、质量互相转化的理论5．下列说法中正确的是( )A.万有引力可以用狭义相对论作出正确的解释B.电磁力可以用狭义相对论作出正确的解释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6.用著名的公式E=m&c是光速)，可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量。

下面的哪种说法是正确的( )A.同样的公式E= mc也可以用来计算一个手电筒发出一定能量光时所丢失的质量B.公式E= mc适用于核反应堆中的核能，不适用于电池中的化学能C.只适用于计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量D.公式E= mC适用于任何类型的能量7.对相对论的基本认识，下列说法正确的是（）A.相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C.在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D.我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了&用相对论的观点判断，下列说法不正确的是（）A.时间和空间都是绝对的，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.在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C.在地面上的人看来，以6 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D.当物体运动的速度v? c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计二、填空题（每小题10分，共20分，把答案填在相应的横线上）9.带电n介子静止时的平均寿命是2.6 X 10一8 s,某加速器射出的带电n介子的速率是2.4 X 108 m/s，则在实验室中测得这种粒子的平均寿命是 __________ 。