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doc 2019-2020年高中物理阶段验收评估五相对论简介新人教版 一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分,其中1~5小题只有一个选项符合题意,第6~8小题中有多个选项符合题意,全选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 1.山区修建的高速公路穿过好多的隧道,已知隧道口为圆形,一辆在高速路上快速行驶的轿车在将要抵达隧道时,下列说法正确的是(  ) A.司机观察到的隧道口为椭圆形,隧道的总长度变短 B.司机观察到的隧道口为圆形,隧道的总长度不变 C.司机观察到的隧道口为椭圆形,隧道的总长度不变 D.司机观察到的隧道口为圆形,隧道的总长度变短 解析:选D 根据狭义相对论,在运动方向上长度变短,故隧道长度变短,在垂直运动方向上长度不变,故洞口为圆形,故选D。 2.在一列匀速行驶的列车上,一小孩相对列车从同一高度从各个方向以相同大小的水平初速度抛球,则下列叙述正确的是(  ) A.球的速度方向与列车前进的方向相同时,球在列车上同一水平面上的落点与抛出点的水平间距最大 B.球的速度方向与列车前进的方向相反时,球在列车上同一水平面上的落点与抛出点的水平间距最大 C.球的速度方向与列车前进的方向垂直时,球在列车上同一水平面上的落点与抛出点的水平间距最小 D.无论朝哪个方向抛球,球在列车上同一水平面上的落点与抛出点的水平间距均相同 解析:选D 一切惯性系中物理规律相同,此时和小孩在静止的列车上抛球是一样的,所以无论朝哪个方向抛球,球在列车上同一水平面上的落点与抛出点的水平间距均相同,D正确。 3.正、负电子的静止质量均为m0,当一个正电子和一个负电子相遇时可以发生湮灭现象,即两电子消失而产生一对相同的光子,则每个光子的能量为(  ) A.m0c2          B.2m0c2 C.m0c2 D.m0c2 解析:选A 光子能量的来源是电子质量的损失,每个电子由于质量而具有的能量是E=m0c2,两个电子总共具有的能量是2m0c2,故每个光子的能量为m0c2。 4.在地面上观测一个物体,由于物体以一定速度运动,发现该物体质量比静止时的质量增加了10%,求在地面上观测时,此物体相对于静止时的尺度在运动方向上缩短了(  ) A.91% B.10% C.18% D.9.1% 解析:选D 先根据质速方程:m=,由题意=得: =,再由动尺变短公式:l=l0 ,则解得:≈9.1%。 5.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′沿着火车前进的方向相对火车运动,那么他相对地面的速度u与u′+v的关系是(  ) A.u=u′+v B.u<u′+v C.u>u′+v D.以上均不正确 解析:选B 按照经典时空观,u=u′+v,实际上,根据相对论速度变换公式:u=,1+>1,所以严格地来说,应当u<u′+v,而经典时空观u=u′+v,是在u′v ≪c2 时的一种近似,而只有在u′v的积与c2相比较不能忽略时,才能显明地看出u<u′+v,故只有B正确。 6.下列说法正确的是(  ) A.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量 B.所有惯性系中基本规律都是等价的 C.爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快 D.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 解析:选BD 爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系,但不能认为质量就是能量,A错误;按照爱因斯坦的狭义相对论,在不同的惯性系中所有物理规律都是相同的,B正确;狭义相对论认为运动的时钟变慢,C错误;真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,D正确。 7.根据经典物理学知识,关于人们对时间和空间的认识,下列说法正确的是(  ) A.时间和空间是绝对的,与物质的存在和物质的运动都无关 B.时间和空间可以脱离物质而独立存在,两者之间也无联系 C.时间和空间可以脱离物质而独立存在,两者之间存在一定的联系 D.时间和空间不能脱离物质而独立存在,两者之间存在一定的联系 解析:选AB 经典力学认为时间和空间是绝对的,可以脱离物质而独立存在,二者之间没有联系,故A、B正确。 8.直升机在抢险救灾中能发挥特殊的作用,在某次抢险救灾中,飞行员凭借自己的经验,在抵达救灾地点前,调为以某一恒定的速度匀速飞行,在距离救灾地一定距离时,将救灾物资自由释放。地面上的人看到该救灾物资的运动轨迹为曲线,而飞行员观察到救灾物资做自由落体运动,经一段时间,救灾物资刚好落在救灾地点。由经典的时空观可确定(  ) A.飞行员为非惯性系 B.飞行员为惯性系 C.地面上的人为非惯性系 D.地面上的人为惯性系 解析:选BD 物资投放后,仅受重力作用,飞行员看到物资是做初速度为零的自由落体运动,符合牛顿运动定律,故飞行员为惯性参考系,B正确,A错误;地面上的人看到物资做初速度不为零的抛体运动,符合牛顿运动定律,D正确,C错误。 二、计算题(本题共3小题,共52分) 9.(14分)如图1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1 解析:根据相对论原理,当物体运动速度接近光速时,空间距离会变短,A与B是相对静止的,但相对于地球却以接近光速的速度在飞行,故在地面上测得的距离会比较短,而在飞船上测得的距离会比较长。根据相对论的光速不变原理,A测得信号的速度为光速。 答案:大于 c(或光速) 10.(16分)一核弹含20 kg的钚,爆炸后生成的静止质量比原来小1/10 000。求爆炸中释放的能量。 解析:由爱因斯坦质能关系可得释放的能量。 爆炸前后质量变化:Δm=×20 kg=0.002 kg 释放的能量为:ΔE=Δmc2=0.002×(3×108)2 J=1.8×1014 J。 答案:1.8×1014 J 11.(22分)一个原来静止的电子,经过100 V的电压加速后它的动能是多少?质量改变了百分之几?速度是多少?此时还能否使用经典的动能公式?(m0=9.1×10-31kg) 解析:由动能定理:Ek=eU=1.6×10-19×100 J =1.6×10-17 J 根据质能方程:ΔE=Δmc2得:Δm=, 质量的改变是原来的: ===0.02% 上述计算表明,加速后的电子还属于低速的,可以使用经典的动能公式。 加速后的速度为v= = m/s =5.9×106 m/s。 答案:1.6×10-17 J 0.02% 5.9×106 m/s 可以使用经典动能公式