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、单选题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
3、水平方向上变扁了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 vc 时， “时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计5在适
4、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二、多选题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
5、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 c2D在地球上测得它发出的光的速度是 c8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三、实验题9设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的 k 倍，则粒
6、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。四、解答题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。
7、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?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。12018-2019 学 年 高 二 下 学 期 第 十 五 单 元 训 练 卷物 理 （ 二 ） 答 案1A【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2A【解析】相对论认为：真空中的光
8、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。3D【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
9、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4A【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5C【解析】根据爱因斯坦的广义相对论，光线在太阳
10、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，ABD 错误。6AD【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7CD【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
11、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。8ABD【解析】经典力学理论只适用于低速运动的宏观物体，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
12、 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9k；k2-1k2【解析】根据相对论的知识，静止物体的能量是 E=m0c(m0是静止时的质量)，运动时的能量 E=mc（m 为运动时的质量） E/E=K m/m 0=K；由相对论的质量关系式 ，解得 。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11A 的年龄为 100.8 岁，B 的年龄为 55.2 岁【解析】设 B 在飞船惯性系中经历时间为 t，根据尺缩效应得：t=，即 80.8= ，解得：t=35.2 年.所以 B 回到地球时的年龄为20+35.255.2（年）.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 21uvc，代入求解即可（1） A 上乘客看地以 82.510/ms的速度向后，在地面看 B 以8.0/ms的速度向前，则 A 上乘客看 B 的速度为 888228.510 /1.250/13uvmssc；（2）B 看 A 则相反为 1.50/s；
