第頁高中魯科版物理新選修3-4第六章相對論與天體物理章節(jié)練習(xí)一、單項選擇題1.關(guān)于經(jīng)典力學(xué)，以下說法正確的選項是〔〕A.

經(jīng)典力學(xué)取得了巨大的成就，所以經(jīng)典力學(xué)是普遍適用的

B.

由于相對論及量子力學(xué)的提出，經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)失去了它的作用

C.

相對論及量子力學(xué)的出現(xiàn)是對經(jīng)典力學(xué)的否認(rèn)

D.

經(jīng)典力學(xué)在宏觀低速中仍適用2.關(guān)于經(jīng)典物理學(xué)和相對論，以下說法正確的選項是〔

〕A.

經(jīng)典物理學(xué)和相對論是各自獨立的學(xué)說，互不相容

B.

相對論完全否認(rèn)了經(jīng)典物理學(xué)

C.

相對論和經(jīng)典物理學(xué)是兩種不同的學(xué)說，二者沒有聯(lián)系

D.

經(jīng)典物理學(xué)作為相對論在宏觀物體低速運動時的特例，在自己的適用范圍內(nèi)仍然成立3.人類最早對宇宙的認(rèn)識學(xué)說是(

)A.

地心說

B.

日心說

C.

大爆炸學(xué)說

D.

以上說法都不正確4.有兄弟兩人，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光速的速度離開地球去遨游太空，經(jīng)過一段時間返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多，該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是(

)A.

哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長了

B.

弟弟思念哥哥而加速生長了

C.

由相對論可知，物體速度越大，物體上的時間進程越慢，生理進程也越慢

D.

這是神話，科學(xué)無法解釋5.10.A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面某處，vA＞vB，在A火箭上的人觀察結(jié)果正確的選項是(

)A.

火箭A上的時鐘走得最快

B.

地面上的時鐘走得最快

C.

火箭B上的時鐘走得最快

D.

火箭B上的時鐘走得最慢6.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，以下說法錯誤的選項是(

)A.

任何核反響，只要伴隨能量的產(chǎn)生，那么反響前后各物質(zhì)的質(zhì)量和一定不相等

B.

太陽不斷地向外輻射能量，因而太陽的總質(zhì)量一定不斷減小

C.

雖然太陽不斷地向外輻射能量，但它的總質(zhì)量是不可改變的

D.

假設(shè)地球從太陽獲得的能量大于地球向外輻射的能量，那么地球的質(zhì)量將不斷增大7.在一高速列車通過洞口為圓形的隧道，列車上的司機對隧道的觀察結(jié)果為(

)A.

洞口為橢圓形，長度變短

B.

洞口為圓形、長度不變

C.

洞口為橢圓形、長度不變

D.

洞口為圓形，長度變短8.以下說法中不正確的選項是(

)A.

一根桿的長度不會因為觀察者是否與桿做相對運動而不同，這是經(jīng)典物理學(xué)家的觀點

B.

一根沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿靜止時的長度小

C.

一根桿的長度靜止時為l0，不管桿如何運動，桿的長度均小于l0

D.

如果兩根平行的桿在沿自己的長度方向上做相對運動，與它們一起運動的兩位觀察者都會認(rèn)為對方的桿縮短了二、填空題9.設(shè)想一光子飛船以v=0.95C的速率相對于地球運動，假設(shè)飛船上宇航員用測時器測他吸一支煙用去10min，地球上的觀測者測他吸一支煙用去________min.10.物體的質(zhì)量m與其蘊含的能量E之間的關(guān)系是：________.由此可見，物體質(zhì)量________，其蘊含的能量________．能量與質(zhì)量成________，所以質(zhì)能方程又可寫成________．11.“世界物理年〞決議的作出與愛因斯坦的相對論時空觀有關(guān)．根據(jù)愛因斯坦的理論，一把米尺，在它與觀察者有不同相對速度的情況下，米尺長度是不同的，它們之間的關(guān)系如圖．由此可知，當(dāng)米尺和觀察者的相對速度到達0.8c〔c為光速〕時，米尺長度大約是

________m．在日常生活中，我們無法發(fā)覺到米尺長度變化的現(xiàn)象，是因為觀察者相對于米尺的運動速度________。

12.用質(zhì)子轟擊鋰核，生成2個α粒子，假設(shè)用mp表示質(zhì)子的質(zhì)量，m表示鋰核質(zhì)量，ma表示α粒子質(zhì)量，那么此反響中釋放的能量=________.三、綜合題13.如下圖，在地面上M點固定一光源，在離光源等距的A、B兩點上固定有兩個光接收器，今使光源發(fā)出一閃光，問：

〔1〕在地面參考系中觀測，誰先接收到光信號？〔2〕在沿AB方向高速運動的火車參考系中觀測，誰先接收到光信號？四、解答題14.假設(shè)宇宙飛船是全封閉的，航天員與外界沒有任何聯(lián)系．但是航天員觀察到，飛船內(nèi)沒有支撐的物體都以某一加速度落向艙底．請分析這些物體運動的原因及由此得到的結(jié)論．15.請同學(xué)們討論一下狹義相對論為什么叫做假設(shè)而不叫做原理？答案解析局部一、單項選擇題1.【答案】D【解析】【解答】A、經(jīng)典力學(xué)是相對論、量子力學(xué)在低速、宏觀狀態(tài)下的特殊情形，對于高速、微觀的情形經(jīng)典力學(xué)不適用．故A錯誤；B、相對論、量子論的提出，沒有否認(rèn)經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對論、量子力學(xué)在低速、宏觀狀態(tài)下的特殊情形．故BC錯誤；D、經(jīng)典力學(xué)在低速、宏觀狀態(tài)下的仍然可以使用，對于高速、微觀的情形經(jīng)典力學(xué)不適用．所以D正確．

應(yīng)選：D

【分析】經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是宏觀、低速情形，高速情形要用相對論，微觀粒子運動要用量子力學(xué)．2.【答案】D【解析】【解答】解：A、經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速〔v＜＜c〕條件下的近似，即只要速度遠遠小于光速，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換狹義相對論的公式就全部變化為牛頓經(jīng)典力學(xué)的公式，故A錯誤；

B、C、相對論并沒有否認(rèn)經(jīng)典力學(xué)，而是在其根底上開展起來的，有各自成立范圍；故BC錯誤；

D、經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速〔v＜＜c〕條件下的近似，因此經(jīng)典力學(xué)包含于相對論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對論的特例，故D正確．

應(yīng)選D．

【分析】經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速〔v＜＜c〕條件下的近似，牛頓經(jīng)典力學(xué)只考慮了空間，而狹義相對論既考慮了空間，也考慮了時間，牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速物體，而微觀、高速物體適用于狹義相對論．3.【答案】A【解析】【解答】人類對宇宙的認(rèn)識是一個漸進的過程.在人類歷史上，相當(dāng)長的時期內(nèi)，人們認(rèn)為地球是宇宙的中心，后來哥白尼提出了“日心說〞，認(rèn)為太陽是宇宙的中心，后來人類對宇宙的起源進行探究，物理學(xué)家伽莫夫提出了大爆炸學(xué)說.

【分析】對于物理學(xué)歷史要有一定的理解。4.【答案】C【解析】【解答】根據(jù)狹義相對論的理論，運動的時鐘會變“慢〞，哥哥相對于弟弟而言以接近光速的速度運動，因而哥哥顯得比弟弟年輕．應(yīng)選C.

【分析】先求出飛船經(jīng)過的時間，根據(jù)求出的結(jié)果得出地球上一秒等于飛船上的0.199秒，即地球上的時間是飛船上的5倍，即可得出答案．5.【答案】A【解析】【解答】根據(jù)相對論理論可知，相對觀察者速度越小的時鐘走得越快，火箭A上的時鐘相對觀察者的速度最小，是零，選項A正確。

【分析】根據(jù)公式分析,當(dāng)速度越大,

越大6.【答案】C【解析】【解答】根據(jù)ΔE＝Δmc2，當(dāng)能量變化時，參加核反響的物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生變化，故A正確；太陽在發(fā)生聚變，釋放出大量能量，質(zhì)量減小，故B正確，C錯誤．假設(shè)地球向外輻射的能量小于從外界獲得的能量，所以地球的質(zhì)量將不斷增大，D正確．

【分析】根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程明確物體的能量及動能．7.【答案】D【解析】【解答】在運動方向上由于有“尺縮效應(yīng)〞，故隧道長度變短；在垂直運動方向上，沒有“尺縮效應(yīng)〞，故洞口為圓形，應(yīng)選D.

【分析】在運動方向上由于有“尺縮效應(yīng)〞,故隧道長度變短;在垂直運動方向上,沒有“尺縮效應(yīng)〞,即洞口為圓形。8.【答案】C【解析】【解答】假設(shè)桿沿垂直于自身長度的方向運動，它的長度將不變。

【分析】經(jīng)典物理學(xué)家的觀點認(rèn)為物體的長度是不變的；而根據(jù)相對論的時空觀，運動物體的長度滿足，據(jù)此即可判斷出桿的長度變化．二、填空題9.【答案】32【解析】【解答】宇航員在運動的飛船上用了，在地面上用

【分析】當(dāng)物體速度接近光速時，根據(jù)相對論知：運動的尺縮短，運動的鐘變慢，運動物體質(zhì)量變大．10.【答案】E＝mc2；越大；越多；正比；ΔE＝Δmc2【解析】【解答】物體的質(zhì)量m與其蘊含的能量E之間的關(guān)系是：E＝mc2.由此可見，物體質(zhì)量越大其蘊含的能量越多。能量與質(zhì)量成正比，所以質(zhì)能方程又可寫成ΔE＝Δmc2。

【分析】愛因斯坦的質(zhì)能方程。11.【答案】0.6；遠遠小于光速【解析】【解答】由圖可以對應(yīng)看出，米尺的長度大約為0.6m，在日常生活中，我們無法觀察到米尺長度變化的現(xiàn)象，是因為觀察者相對于米尺的運動速度太小，遠遠小于光速的緣故．

【分析】狹義相對論的根本結(jié)論之一：尺縮效應(yīng)：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點。12.【答案】【解析】【解答】核反響過程中有能量放出，因此有質(zhì)量虧損，根據(jù),而，所以.

【分析】根據(jù)核反響方程的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，即可求解；根據(jù)質(zhì)能方程求出釋放能量，即可求解。三、綜合題13.【答案】〔1〕因光源離A、B兩點等距，光向A、B兩點傳播速度相等，那么光到達A、B兩點所需要的時間相等.即在地面參考系中觀測，兩接收器同時收到光信號.

〔2〕于火車參考系來說，光源和A、B兩接收器都沿BA方向運動，當(dāng)光源發(fā)出的光向AB傳播時，A和B都沿著BA方向運動了一段距離到達A和B，如下圖，所以光到達A的距離更長，到達B的距離更短，即在火車參考系中觀測，B比A先收到信號【解析】【解答】〔1〕因光源離A、B兩點等距，光向A、B兩點傳播速度相等，那么光到達A、B兩點所需要的時間相等.即在地面參考系中觀測，兩接收器同時收到光信號.〔2〕對于火車參考系來說，光源和A、B兩接收器都沿BA方向運動，當(dāng)光源發(fā)出的光向AB傳播時，A和B都沿著BA方向運動了一段距離到達A和B，如下圖，所以光到達A的距離更長，到達B的距離更短，即在火車參考系中觀測，B比A先收到信號.

【分析】根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，在不同的慣性參考系中，光速是相同的，據(jù)此分析即可。四、解答題14.【答案】飛船內(nèi)沒有支撐的物體都以某一加速度落向艙底的原因可能是飛船正在向遠離任何天體的空間加速飛行，也可能是由于飛船處于某個星球的引力場中．實際上飛船內(nèi)部的任何物理過程都不能告訴我們飛船到