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1、第十五章過關(guān)檢測(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,第15小題只有一個選項(xiàng)正確,第68小題有多個選項(xiàng)正確)1.愛因斯坦相對論的提出,是物理學(xué)思想的重大革命,因?yàn)樗?)A.揭示了時間、空間并非絕對不變的屬性B.借鑒了法國科學(xué)家拉瓦錫的學(xué)說C.否定了牛頓力學(xué)的原理D.修正了能量、質(zhì)量互相轉(zhuǎn)化的理論解析:狹義相對論和廣義相對論揭示了時空的可變性,使人們能進(jìn)一步去研究高速運(yùn)動的物體。答案:A2.對相對論的基本認(rèn)識,下列說法正確的是()A.相對論認(rèn)為:真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的B.愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量C.在高速運(yùn)動的

2、飛船中的宇航員會發(fā)現(xiàn)飛船中的鐘走得比地球上快D.我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運(yùn)動的球在水平方向上變扁了解析:愛因斯坦的質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量和能量的相互聯(lián)系,質(zhì)量和能量是物體存在的兩種形式,質(zhì)量和能量是不同的概念。再由相對論的基本原理可知,選項(xiàng)A正確。答案:A3.如果你以接近于光速的速度朝一星體勻速飛行,你可以發(fā)覺()A.你的質(zhì)量在增加B.你的心臟跳動在慢下來C.你在變小D.你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度解析:相對論的基本概念是:當(dāng)你被關(guān)在一個封閉的房子中時,你絕對無法知道房子是否在做勻速運(yùn)動。當(dāng)房子突然停止運(yùn)動時,在其中的人是能夠感知這一點(diǎn)的;當(dāng)房子突然開始運(yùn)動時,其內(nèi)部的人也能有感覺;當(dāng)房子旋轉(zhuǎn)時

3、,關(guān)在其內(nèi)部的人也能說出它在轉(zhuǎn)動,但如果房子是在做勻速直線運(yùn)動,即沒有任何加速度,則在其內(nèi)部的人就無法知道房子是否在移動,即使房子有一個窗戶,你從窗戶向外看,看見某些東西在朝你移動,但你仍說不出是你的房子在向這些東西移動,還是這些東西在向你的房子移動。答案:D4.用相對論的觀點(diǎn)判斷,下列說法不正確的是()A.時間和空間都是絕對的,在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B.在地面上的人看來,以6 km/s的速度運(yùn)動的飛船中的時鐘會變慢,但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準(zhǔn)確的C.在地面上的人看來,以6 km/s的速度運(yùn)動的飛船在運(yùn)動方向上會變窄,而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人

4、看起來比飛船中的人扁一些D.當(dāng)物體運(yùn)動的速度vc時,“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計解析:由相對論知,時間和空間都是相對的,所以A項(xiàng)不正確。答案:A5.在適當(dāng)?shù)臅r候,通過儀器可以觀察到太陽后面的恒星,這說明星體發(fā)出的光()A.經(jīng)太陽時發(fā)生了衍射B.可以穿透太陽及其他障礙物C.在太陽引力場作用下發(fā)生了彎曲D.經(jīng)過太陽外的大氣層時發(fā)生了折射解析:根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論可知,光線在太陽引力場作用下發(fā)生了彎曲,所以可以在適當(dāng)?shù)臅r候(如日全食時)通過儀器觀察到太陽后面的恒星。故C正確,A、B、D均錯誤。答案:C6.用著名的公式E=mc2(c是光速),可以計算核反應(yīng)堆中為了產(chǎn)生一定的能量所需消耗

5、的質(zhì)量。下面的哪種說法是正確的()A.同樣的公式E=mc2也可以用來計算一個手電筒發(fā)出一定能量光時所丟失的質(zhì)量B.公式E=mc2適用于核反應(yīng)堆中的核能,不適用于電池中的化學(xué)能C.只適用于計算核反應(yīng)堆中為了產(chǎn)生一定的能量所需消耗的質(zhì)量D.公式E=mc2適用于任何類型的能量答案:AD7.根據(jù)氣體吸收譜線的紅移現(xiàn)象推算,有的類星體遠(yuǎn)離我們的速度竟達(dá)光速c的80%,即每秒24萬千米。下列結(jié)論正確的是()A.在類星體上測得它發(fā)出的光的速度是(1+80%)cB.在地球上接收到它發(fā)出的光的速度是(1-80%)cC.在類星體上測得它發(fā)出的光的速度是cD.在地球上測得它發(fā)出的光的速度是c解析:據(jù)光速不變原理可以

6、判定均為c。答案:CD8.下列說法正確的是()A.在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不隨物體運(yùn)動狀態(tài)而改變的B.以牛頓運(yùn)動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)理論具有局限性,它只適用于低速運(yùn)動,不適用于高速運(yùn)動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界C.相對論的出現(xiàn)否定了經(jīng)典力學(xué)理論D.伽利略的“自然數(shù)學(xué)化”的方法和牛頓的“歸納演繹法”是經(jīng)典力學(xué)方法的典型解析:在經(jīng)典力學(xué)中物體的質(zhì)量是恒定不變的,A對;經(jīng)典力學(xué)有嚴(yán)格使用范圍,即宏觀、低速的物體,B對;相對論是對經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展,它并沒有否認(rèn)經(jīng)典力學(xué)理論,C錯;由物理學(xué)史可知D也是對的。答案:ABD二、填空題(每小題10分,共20分。把答案填在相應(yīng)的橫線上)9.設(shè)宇宙射線粒

7、子的能量是其靜止能量的k倍。則粒子運(yùn)動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的倍,粒子運(yùn)動速度是光速的倍。解析:由E=mc2,E=kE0,得=k。由m=k,得v=c。答案:k10.有不同相對速度的情況下,時鐘的頻率是不同的,它們之間的關(guān)系如圖所示。由此可知,當(dāng)時鐘和觀察者的相對速度達(dá)到0.6c(c為真空中的光速)時,時鐘的周期大約為。在日常生活中,我們無法察覺時鐘周期性變化的現(xiàn)象,是因?yàn)橛^察者相對于時鐘的運(yùn)動速度。若在高速運(yùn)行的飛船上有一只表,從地面上觀察,飛船上的一切物理、化學(xué)過程和生命過程都變(選填“快”或“慢”)了。解析:根據(jù)題圖中數(shù)據(jù)可知,當(dāng)時鐘和觀察者的相對速度達(dá)到0.6c時,對應(yīng)時鐘的頻率為0.4

8、 Hz,則周期為2.5 s。日常生活中,我們無法察覺時鐘周期性變化現(xiàn)象是因?yàn)檫\(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速c。在高速運(yùn)行狀態(tài)下,時鐘變慢。答案:2.5 s遠(yuǎn)小于光速c慢三、計算題(每小題16分,共32分)11.假設(shè)有一對孿生兄弟A和B,其中B乘坐速度為v=0.9c的火箭飛往大角星(牧夫座a)又飛回地球,據(jù)A在地球上的觀測大角星離地球有40光年。這次B往返飛行經(jīng)歷的時間為80.8年(如果B離開地球時,他們的年齡為20歲),試問當(dāng)B回到地球時,他們的年齡各有多大?解析:A經(jīng)歷的時間tA=80.8年,A的年齡為TA=100.8歲。B經(jīng)歷的時間tB=tA=35.2年。B的年齡為TB=55.2歲。答案:A為100.8歲,B為55.2歲12.地球上一觀察者看見一飛船A以速度2.5108 m/s從他身邊飛過,另一飛船B以速度2.0108 m/s 跟隨A飛行。求:(1)A上的乘客看到B的相對速度;(2)B上的乘客看到A的相對速度。解析:(1)A上的乘客看地以-2.5108 m/s向后運(yùn)動。地面上的人看B以2.0108 m/s向前運(yùn)動,則A上乘客看B的速度為u=108 m/s=-1.125108 m/s。(2)B看A的相對速度為1.125108 m/s。答案:(1)-1.125108 m/s(2)1.125108 m/s