2022高中物理 階段質(zhì)量檢測五 相對論簡介（含解析）新人教版選修3-4(時(shí)間：60分鐘；滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共5個(gè)小題，每小題6分，共30分)1有兩個(gè)慣性參考系1和2，彼此相對做勻速直線運(yùn)動(dòng)，下列敘述正確的是()A在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變慢了B在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變快了C在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變快了D在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變慢了2回旋加速器給帶電粒子加速時(shí)，不能把粒子的速度無限制地增大，其原因是()A加速器功率有限，不能提供足夠大的能量B加速器內(nèi)無法產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度足夠大的磁場C加速器內(nèi)無法產(chǎn)生電場強(qiáng)度足夠大的電場D速度增大使粒子質(zhì)量增大，粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速3用相對論的觀點(diǎn)判斷下列說法不正確的是()A時(shí)間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)物體的長度總不會改變B在地面上的人看來，以 10 km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時(shí)鐘是準(zhǔn)確的C在地面上的人看來，以10 km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船在運(yùn)動(dòng)方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些D當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度vc時(shí)，“時(shí)間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計(jì)4(2016·常州高二檢測)有三只完全相同的時(shí)鐘，時(shí)鐘A放在高速行駛的火車上(火車時(shí)速200 km/h)，時(shí)鐘B放在高速旋轉(zhuǎn)的圓盤邊緣，隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其向心加速度約為2 000g，時(shí)鐘C放在中子星附近。關(guān)于這三只鐘的變慢情況，下列說法正確的是()A三只鐘均明顯變慢B時(shí)鐘B和時(shí)鐘C明顯變慢，時(shí)鐘A的變化不明顯C三只鐘的快慢都一樣D時(shí)鐘A和時(shí)鐘B沒有受到強(qiáng)引力作用，都不變慢5屬于狹義相對論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中()A真空中光速不變B時(shí)間間隔具有相對性C物體的質(zhì)量不變D物體的能量與質(zhì)量成正比二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分)6邁克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)說明了以下哪些結(jié)論()A以太不存在B光速的合成滿足經(jīng)典力學(xué)法則C光速不變D光速是相對的，與參考系的選取有關(guān)7設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上，打開一個(gè)光源，則下列說法正確的是()A飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5cB飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5cC在垂直飛船前進(jìn)方向的地面上的觀察者看到這一光速是cD在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c8一個(gè)物體靜止時(shí)質(zhì)量為m0，能量為E0，速度為v時(shí)，質(zhì)量為m，能量為E，動(dòng)能為Ek，下列說法正確的是()A物體速度為v時(shí)能量Emc2B物體速度為v時(shí)動(dòng)能Ekmc2C物體速度為v時(shí)動(dòng)能Ekmv2D物體速度為v時(shí)動(dòng)能Ek(mm0)c2三、非選擇題(本題共4小題，共52分)9(10分)一觀察者測得運(yùn)動(dòng)著的米尺為0.5 m長，求此米尺以多大的速度移動(dòng)。10(12分)一核彈含20 kg的钚，爆炸后生成的靜止質(zhì)量比原來小。求爆炸中釋放的能量。11(14分)長度測量與被測物體相對于觀察者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，物體在運(yùn)動(dòng)方向上長度縮短。一艘宇宙飛船的船身長度為L090 m，相對地面以v0.8c的速度從一觀測站的上空飛過。光速c3×108 m/s。(1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時(shí)間間隔是多少？(2)飛船上的宇航員測得船身通過觀測站的時(shí)間間隔是多少？12(16分)如果將電子由靜止加速到速率為0.10c，需對它做多少功？如果將電子由速率為0.80c加速到0.90c，又需對它做多少功？已知電子靜止質(zhì)量m9.1×1031 kg，光速c3×108 m/s。答 案1解析：選D時(shí)間延緩效應(yīng)與相對運(yùn)動(dòng)的方向無關(guān)，靜止參考系的時(shí)間是固有時(shí)間，v為相對運(yùn)動(dòng)速度，由t 可知，在相對某參考系運(yùn)動(dòng)的參考系看來，原參考系中的時(shí)間變長了，運(yùn)動(dòng)就變慢了，D正確。2解析：選D回旋加速器帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期為T，當(dāng)粒子速度比較小時(shí)，可以認(rèn)為其質(zhì)量是不變的，那么其周期也不變。但當(dāng)粒子的速度很大，接近光速時(shí)，其質(zhì)量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯變化，粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速，故D正確。3解析：選A按照相對論的觀點(diǎn)，時(shí)間和空間都是相對的，A錯(cuò)誤；由t可知，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了，但飛船的鐘相對觀察者靜止，時(shí)鐘準(zhǔn)確，B正確；由ll0 可知，地面上的人看飛船和飛船上的人看地面上的人都沿運(yùn)動(dòng)方向長度減小，C正確；當(dāng)v c時(shí)，“時(shí)間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計(jì)，故D也正確。4解析：選B火車的速度相對光速而言很小，時(shí)鐘變慢不明顯，故A錯(cuò)誤；B鐘有很大的加速度，C鐘受強(qiáng)引力作用，都明顯變慢，故B正確，C、D錯(cuò)誤。5解析：選A狹義相對論的基本假設(shè)是：一切物理規(guī)律在不同的慣性參考系中都是相同的，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，所以選項(xiàng)A正確。6解析：選AC邁克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)證明了光速不變的原理，同時(shí)也說明以太作為光速的參考系是不存在的。7解析：選CD根據(jù)光速不變原理可知，C、D正確。8解析：選AD物體具有的與質(zhì)量對應(yīng)的能量稱為質(zhì)能，Emc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系，物體吸收或放出能量，則對應(yīng)的質(zhì)量會增加或減少，A、D正確，B、C錯(cuò)誤。9解析：以觀察者為一參考系測得的長度為l，以米尺為另一參考系，測得米尺的長度為l，根據(jù)公式ll，可得：vcc3.0×108 m/s，l1 m，l0.5 m所以：v0.866c2.60×108 m/s。答案：2.60×108 m/s10解析：由愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系可得釋放的能量。爆炸前后質(zhì)量變化：m×20 kg0.002 kg釋放的能量為：Emc20.002×(3×108)2 J1.8×1014 J。答案：1.8×1014 J11解析：(1)觀測站測得船身的長度為LL090 m54 m觀測站測得飛船通過觀測站的時(shí)間間隔為t s2.25×107 s(2)飛船上的宇航員測得飛船船身通過觀測站的時(shí)間間隔為t s3.75×107 s答案：(1)2.25×107 s(2)3.75×107 s12解析：由相對論的動(dòng)能表達(dá)式和質(zhì)速關(guān)系可得，當(dāng)電子速率從v1增加到v2時(shí)，電子動(dòng)能的增量為EkEk2Ek1(m2c2m0c2)(m1c2m0c2)(m2m1)c2m0c2根據(jù)動(dòng)能定理，當(dāng)v10，v20.10c時(shí)，外力所做的功為WEk4.1×1016 J當(dāng)v10.80c，v20.90c時(shí)，外力所做的功為WEk5.1×1014 J答案：4.1×1016 J5.1×1014 J