1、1第十五单元 相对论简介注 意 事 项 ：1 答 题 前 ， 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 ， 并 将准 考 证 号 条 形 码 粘 贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。2 选 择 题 的 作 答 ： 每 小 题 选 出 答 案 后 ， 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目的 答 案 标 号 涂 黑 ， 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。3 非 选 择 题 的 作 答 ： 用 签 字 笔 直 接 答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域
2、内 。 写在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。4 考 试 结 束 后 ， 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。一、多选题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
3、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3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4用著名的公式 E=mc2(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=mc2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=mc2适用于核反应堆
4、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=mc2适用于任何类型的能量二、单选题5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6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
5、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2B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 vc 时， “时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计三、填空题9带电 介子静止时的平均寿命是 2.6108 s，某加
6、速器射出的带电 介子的速率是 2.4108 m/s，则在实验室中测得这种粒子的平均寿命是_。四、实验题10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所示。由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到 0.6c(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性变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度_ 。若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变_(选填“快”或“慢”)了。五、解答题11(1)一列火车以速度 v 匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢顶上的人看见的情况
7、是什么呢？(2)远方的一颗星以 0.8c 的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按 5 昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？12地球上一观察者看见一飞船 A 以速度 2.5108 m/s 从他身边飞过，另一飞船 B 以速度 2.0108 m/s 跟随 A 飞行。求:（1） A 上的乘客看到 B 的相对速度;（2） B 上的乘客看到 A 的相对速度。13静止长度为 2 m 的物体，以 0.8c 的速度沿长度方向相对某观察者匀速运动时，此观察者测量该物体的长度为多少？若该物体静止时的质量为 m0，那么此时它的质量为多少？14如图所示，A、B、C 是三个完全相同的时钟，A 放在地面上，B、
8、C 分别放在以速度 vB 和 vC 朝同一方向飞行的两枚火箭上，且 vBvC 。地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个时钟走得最快？12018-2019 学 年 高 二 下 学 期 第 十 五 单 元 训 练 卷物 理 （ 一 ） 答 案1CD【解析】根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速 c 都一样在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为 c，与光源或观察者的运动无关所以在类星体上测得它发出的光的速度是 c，在地球上上测得它发出的光的速度是 c，故 CD正确，AB 错误。2ABD【解析】经典力学理论只适用于低速运动的宏观
9、物体，微观粒子、高速运动物体都不适用在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变，在高速运动的时候，相对论告诉我们质量随速度的而变化在经典力学中，物体的质量物质的固有属性，不会随运动状态的而改变，A正确；经典力学理论只适用于宏观的、低速运动的物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，B 正确；相对论和量子力学并没有否定经典力学理论，经典力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形，C 错误；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，D 正确3BCD【解析】ABD、万有引力与电磁力有很多相似之处，万有引力理论可以纳入广义相对论，不能纳入狭义相对论的框架，故
10、 A 错误，BD 正确；C、狭义相对论是建立在惯性参考系之上的，故 C 正确。4AD【解析】公式 ，表明物体具有的能量与其质量成正比，能量增加，则E=mc2质量增加，若核反应过程质量减小，能量减小，则会释放能量，该公式可以计算一个手电筒发出一定能量光时所丢失的质量，也可以计算电池中的化学能，故 A正确 B 错误；公式 也可计算电池中的化学能损失的质量，适用于任何类型E=mc2的能量，故 C 错误 D 正确5D【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
11、;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，D 正确6A【解析】狭义相对论和广义相对论揭示了时空的可变性，使人们能进一步去研究高速运动的物体，A 正确7A【解析】相对论认为：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，故 A 正确。由 可知，质量与能量相互联系，但质量与能量是两个不同的物理量，E=mc2不能说质量就是能量，能量就是质量，故 B 错误；在高速运动的飞船中的宇航员会发
12、现飞船中的钟走得比地球上慢。故 C 错误；我们发现竖直向上高速运动的球，水平方向上没有变化，竖直方向变短了，故 D 错误；故选 A。8A【解析】由相对论的观点，时间和空间都是相对的，故 A 错误；根据时间间隔的相对性 可知，时间延缓效应，因此地面上的人看飞船中的时钟会t = 1-v2c2变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的，B 正确；根据长度的相对性，可知，在运动方向上长度缩短，故 C 正确；当低速宏观物体时，“时l= l01-v2c2间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，D 正确94.3310 8 s2【解析】由 021ttvc得 介子的平均寿命是8828.6104.31043.tss
13、102 .5s 远小于光速 c 慢【解析】根据题图中数据可知，当时钟和观察者的相对速度达到 0.6c 时，对应时钟的频率为 0.4 Hz，则周期为 2.5 s。日常生活中，我们无法察觉时钟周期性变化现象是因为运动速度远小于光速 c。在高速运行状态下，时钟变慢11(1)车头的灯先亮 (2)3(昼夜)【解析】(1)车头的灯先亮。(2)因为 21ttvc，所以2=1vtc t5(昼夜)， v0.8 c，所以 2=510.8=3 (昼夜)。12（1） -1.125108 m/s（2）1 .125108 m/s【解析】根据爱因斯坦狭义相对论，运动具有相对性，相对速度的公式为，代入求解即可u=u+v1+u
14、vc2（1） A 上乘客看地以 的速度向后，在地面看 B 以-2.5108m/s的速度向前，2.0108m/s则 A 上乘客看 B 的速度为；u=u+v1+uvc2=(-2.5108)+21081+(-2.5108)(2108)(3108)2 m/s=-1.125108m/s（2）B 看 A 则相反为 ；1.125108m/s131.2 m 53【解析】由相对论长度公式可知此观察者测量该物体的长度：l=l0 1-(vc)2=2 1-(0.8cc)2=1.2m由相对论质量公式可知物体的质量：m= m01-(vc)2= m01-(0.8cc)2=53m014火箭 C 上的时钟走得最慢，地面上的钟走得最快【解析】如题图所示，地面上的观察者认为 C 钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大根据公式 02=1ttvc可知，相对于观察者的速度 v 越大，其上的时间进程越慢，所以 C 走的最慢地面上的钟 A 的速度 v=0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快
