2020-2021学年第十五章 相对论简介综合与测试同步达标检测题

这是一份2020-2021学年第十五章 相对论简介综合与测试同步达标检测题，共3页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,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)
1.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
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。
答案:A
2.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
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。再由相对论的基本原理可知,选项A正确。
答案:A
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
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。
答案:D
4.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
解析:由相对论知,时间和空间都是相对的,所以A项不正确。
答案:A
5.在适当的时候,通过仪器可以观察到太阳后面的恒星,这说明星体发出的光( )
A.经太阳时发生了衍射
B.可以穿透太阳及其他障碍物
C.在太阳引力场作用下发生了弯曲
D.经过太阳外的大气层时发生了折射
解析:根据爱因斯坦的广义相对论可知,光线在太阳引力场作用下发生了弯曲,所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星。故C正确,A、B、D均错误。
答案:C
6.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
答案:AD
7.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%)c
B.在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)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
解析:据光速不变原理可以判定均为c。
答案:CD
8.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
解析:在经典力学中物体的质量是恒定不变的,A对;经典力学有严格使用范围,即宏观、低速的物体,B对;相对论是对经典力学的发展,它并没有否认经典力学理论,C错;由物理学史可知D也是对的。
答案:ABD
二、填空题(每小题10分,共20分。把答案填在相应的横线上)
9.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。
解析:由E=mc2,E=kE0,得=k。
由m==k,得v=c。
答案:k
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。
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。
答案:2.5 s 远小于光速c 慢
三、计算题(每小题16分,共32分)
11.假设有一对孪生兄弟A和B,其中B乘坐速度为v=0.9c的火箭飞往大角星(牧夫座a)又飞回地球,据A在地球上的观测大角星离地球有40光年。这次B往返飞行经历的时间为80.8年(如果B离开地球时,他们的年龄为20岁),试问当B回到地球时,他们的年龄各有多大?
解析:A经历的时间tA=80.8年,A的年龄为TA=100.8岁。B经历的时间tB=tA=35.2年。B的年龄为TB=55.2岁。
答案:A为100.8岁,B为55.2岁
12.地球上一观察者看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过,另一飞船B以速度2.0×108 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。
解析:(1)A上的乘客看地以-2.5×108 m/s向后运动。地面上的人看B以2.0×108 m/s向前运动,则A上乘客看B的速度为u=×108 m/s=-1.125×108 m/s。
(2)B看A的相对速度为1.125×108 m/s。
答案:(1)-1.125×108 m/s
(2)1.125×108 m/s