第六章 相对论 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测章末检测(第六章第六章) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 10 小题，每小题 5 分，共 50 分) 1一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，隧道长度变短 B洞口为圆形、隧道长度不变 C洞口为椭圆形、隧道长度不变 D洞口为圆形，隧道长度变短 2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 3下列关于 Emc2的说法中正确的是( ) A质量为 m 的物体，就储存有 mc2的

2、能量 B质量为 m 的物体，对应着 mc2的能量 C如果物体质量减少 m，就将该质量转化为 mc2的能量 D如果物体质量减少 m，就将产生 mc2的能量 4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正确 5 (多选)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(180%)c B在地球上接

3、收到它发出的光的速度是(180%)c C在类星体上测得它发出的光的速度是 c D在地球上测得它发出的光的速度是 c 6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 3.81026 J，则可算出( ) A太阳的质量约为 4.2106 t B太阳的质量约为 8.4106 t C太阳的质量每秒减小约为 4.2106 t D太阳的质量每秒减小约为 8.4106 t 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 m 与 静止质量 m0的比值近似为( ) A0.1 B0.2 C0.5 D0.9 8假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一

4、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 9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 10(多选)1905 年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，给物理科学带来了巨大的进步根 据狭义相对论的理论，下列说法中正确的是( )

5、A在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 C根据狭义相对论可知，同时是绝对的 D根据狭义相对论可知，在相对地面以速度 v 高速运动的火车上，当人以相对火车速度 u 沿火车前进的方向运动时，则该人相对地面的速度为 uuv 二、填空题(本题共 2 小题，共 10 分) 11(5 分)一飞船以速度 v 沿如图 1 所示方向飞行，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 两点的时间是 t2，则有 t1_t2(填 “”“”或“”)，原因是飞船驾驶员观测到 A、B 两点距离 L_L0(填 “”“”

6、或“”) 图 1 12(5 分)如图 2 所示，两艘飞船 A、B 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为 v(v 接近 光速c) 地面上测得它们相距为L， 则A测得两飞船间的距离_(选填“大于”“等于” 或“小于”)L.当 B 向 A 发出一光信号，A 测得该信号的速度为_ 图 2 三、计算题(本题共 3 小题，共 40 分计算时必须有必要的文字说明、方程式或重要演算步 骤，有数值计算的要注明单位) 13(12 分)一被加速器加速的电子，其能量为 3.00109 eV，(m09.110 31 kg，c3108 m/s)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

7、少？ 14(14 分)飞船以 0.25c 的速度经过你时，正以 0.5c 的速度向飞船前进的方向发射一枚火箭， 按照经典力学的相对性原理，火箭相对你的速度是多大？按照爱因斯坦的相对性原理，这个 速度又是多大？ 15(14 分)半人马星座星是离太阳系最近的恒星，它距地球 l.设有一宇宙飞船匀速往返于地 球与半人马星座星之间若宇宙飞船相对地球的速率为 v，按地球上时钟计时，飞船往返一 次需多长时间？如以飞船上时钟计时，往返一次的时间又为多长？ 答案精析答案精析 1D 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”，即洞口为圆形，故选 D. 2A 3.B 4B

8、经典力学仅适用于宏观、低速的物体，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，B 对；经典力学无法解释微观领域中物质结构和能量不连续的现象，C 错；同样 D 也错 5CD 据光速不变原理可以判定光速均为 c. 6C 由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为 mE c2 4.2109 kg4.2 106 t 7C 由题意 E0m0c2 即 m0c20.5111061.610 19 J Emc2 即 mc20.251061.610 19 J 由 得 m m0 0.25 0.5110.5，故只有 C 项正确 8D 取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据尺缩效应

9、，人在运 动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化，故选 D. 9C 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 10AB 根据狭义相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物 理规律都是相同的，故 A 正确；根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都 是相同的 故 B 正确； 根据狭义相对论可知， 在不同的惯性系中， 同时是相对的， 故 C 错误； . 在高速运动的火车上， 设车对地面的速度为 v， 车上的人以速度 u沿着火车前进的方

10、向相对 火车运动， 根据相对论速度变换公式得： 他相对地面的速度 u uv 1uv c2 uv.故 D 错误 11 解析 由相对论长度公式： LL01v 2 c2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 LL0； 根据位移与速度的比值即为时间，则有时间为 t1L0 v ，而飞船驾驶员测量经过 A、B 两点时间 是 t2L v，因此有 t1t2. 12大于 c(或光速) 13(1)5.86103 (2)0.999 999 985c 解析 (1)由相对论质能关系 Emc2和 E0m0c2 可得电子的动质量 m 与静质量 m0之比为 m m0 E E0 3.001091.6

11、10 19 9.110 31310825.86103. (2)由相对论质速关系 m m0 1v 2 c2 可得 v 1m 2 0 m2 c0.999 999 985c. 140.75c 0.67c 解析 按照经典理论， 火箭相对于人的速度应为 v00.25c0.5c0.75c.设火箭相对于人的速 度为 v， 飞船相对于人的速度为 v， 火箭相对飞船的速度为 u， 按照爱因斯坦的相对性原理， 则有 v uv 1uv c2 0.67c. 15.2l v 2l v 1v c 2 解析 按地球上的时钟计时，t2l v.以飞船上的时钟计时，在地球看来，飞船是以速度 v 运动 的，设记录时间为 t，则 t t 1v c 2 所以 t2l v 1v c 2.