2025年下學(xué)期高中物理相對論簡介試卷一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）下列關(guān)于愛因斯坦狹義相對論基本假設(shè)的說法中，正確的是（）A.慣性參考系中，物體的運(yùn)動規(guī)律與參考系的選擇無關(guān)B.真空中的光速在不同慣性參考系中大小不同C.經(jīng)典力學(xué)中的“同時(shí)性”在相對論中仍然成立D.物體的質(zhì)量隨速度增大而減小地面上觀察者測得地月距離為3.84×10?m，一飛船以0.6c的速度沿地月連線飛行，飛船中的航天員測得地月距離為（）A.3.84×10?mB.3.07×10?mC.4.80×10?mD.2.30×10?m靜止時(shí)長為10m的飛船以0.8c的速度飛過地面觀測點(diǎn)，地面觀察者測得飛船長度為（）A.6mB.8mC.10mD.16.7m飛船上的時(shí)鐘記錄飛船飛行了5年，地面時(shí)鐘記錄這段時(shí)間為10年，則飛船的飛行速度為（）A.0.5cB.√3/2cC.0.8cD.0.9c關(guān)于質(zhì)能關(guān)系E=mc2，下列說法正確的是（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化B.物體運(yùn)動時(shí)的能量大于靜止時(shí)的能量C.質(zhì)量虧損現(xiàn)象違背質(zhì)量守恒定律D.該公式僅適用于核反應(yīng)地面上A、B兩事件同時(shí)發(fā)生，在高速飛行的飛船中觀測（）A.A事件先發(fā)生B.B事件先發(fā)生C.A、B同時(shí)發(fā)生D.無法確定下列現(xiàn)象中，不能用相對論解釋的是（）A.粒子加速器中帶電粒子的質(zhì)量變化B.GPS衛(wèi)星與地面的時(shí)間同步校準(zhǔn)C.蘋果下落時(shí)的加速度D.宇宙射線中μ子的存活時(shí)間延長某粒子靜止質(zhì)量為m?，以0.6c的速度運(yùn)動時(shí)，其動能為（）A.0.25m?c2B.0.36m?c2C.0.5m?c2D.0.2m?c2關(guān)于牛頓力學(xué)與相對論的關(guān)系，下列說法正確的是（）A.相對論徹底否定了牛頓力學(xué)B.牛頓力學(xué)適用于高速運(yùn)動物體C.相對論適用于微觀粒子運(yùn)動D.低速情況下兩者結(jié)論一致雙生子甲留在地面，乙乘飛船以0.8c的速度飛行10年后返回，則下列說法正確的是（）A.甲比乙年輕B.乙比甲年輕C.兩人年齡相同D.無法比較二、填空題（本題共5小題，每小題6分，共30分）狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)是：①________；②________。一電子以0.9c的速度運(yùn)動，其相對論質(zhì)量是靜止質(zhì)量的________倍（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。地面觀察者測得某事件經(jīng)歷時(shí)間為2s，若在相對地面以0.6c運(yùn)動的參考系中觀測，該事件經(jīng)歷時(shí)間為________s。質(zhì)能方程E=mc2揭示了________和________的統(tǒng)一性。長度收縮效應(yīng)是指在________方向上，運(yùn)動物體的觀測長度比靜止長度________。三、計(jì)算題（本題共3小題，共50分）（15分）飛船以0.8c的速度從地球發(fā)射，飛船上的時(shí)鐘記錄飛行了5年。求：（1）地面觀察者測得飛船飛行的時(shí)間；（2）地面觀察者測得飛船飛行的距離。（15分）靜止質(zhì)量為2×10?2?kg的粒子，以0.9c的速度與靜止靶粒子碰撞，碰撞后結(jié)合為一個(gè)新粒子。求：（1）碰撞前入射粒子的動能；（2）新粒子的靜止質(zhì)量（忽略碰撞中的能量損失）。（20分）一宇宙飛船靜止長度為L?=20m，以0.6c的速度相對地面飛行。地面上有一長度為L=15m的隧道，隧道兩端有同時(shí)開關(guān)的門。（1）飛船上的觀察者測得隧道的長度；（2）通過計(jì)算說明飛船能否在某一時(shí)刻完全進(jìn)入隧道；（3）若地面觀察者測得關(guān)門時(shí)間間隔為Δt，飛船觀察者測得的關(guān)門時(shí)間間隔為多少？四、論述題（本題共2小題，共30分）（15分）結(jié)合具體事例，說明時(shí)間延緩效應(yīng)和長度收縮效應(yīng)的物理本質(zhì)，并解釋為什么日常生活中難以觀察到這些現(xiàn)象。（15分）簡述牛頓力學(xué)的適用范圍，分析其在高速領(lǐng)域失效的原因，并說明相對論對經(jīng)典物理的繼承與發(fā)展。參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、選擇題A2.B3.A4.B5.B6.D7.C8.A9.D10.B二、填空題相對性原理；光速不變原理2.292.5質(zhì)量；能量運(yùn)動；短三、計(jì)算題（1）由時(shí)間延緩效應(yīng)公式Δt=Δτ/√(1-v2/c2)，得Δt=5/√(1-0.82)=8.33年（7分）（2）距離x=vΔt=0.8c×8.33年=6.66光年=6.3×101?m（8分）（1）相對論質(zhì)量m=m?/√(1-v2/c2)=2×10?2?/√(1-0.92)=4.6×10?2?kg（4分）動能E?=mc2-m?c2=(4.6-2)×10?2?×(3×10?)2=2.34×10?11J（6分）（2）由能量守恒，新粒子總能量E=mc2+m?c2=6.6×10?2?×9×101?=5.94×10?11J（3分）新粒子靜止質(zhì)量M?=E/c2=5.94×10?11/(9×101?)=6.6×10?2?kg（2分）（1）隧道長度L'=L√(1-v2/c2)=15×0.8=12m（5分）（2）飛船長度L?=20m>12m，故不能完全進(jìn)入（5分）（3）Δt'=Δt√(1-v2/c2)=0.8Δt（10分）四、論述題物理本質(zhì)：相對論時(shí)空觀中，時(shí)間和空間具有相對性，與參考系運(yùn)動狀態(tài)相關(guān)（5分）。事例：μ子衰變時(shí)間延長、GPS衛(wèi)星時(shí)間校準(zhǔn)（5分）。日常生活中