第六章自测题一、 单项选择题1.下列各项中不符合相对论结论
第六章测试题及参考答案
第六章测试题及参考答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 下列哪项不是第六章讨论的内容？A. 理论基础B. 实验方法C. 历史回顾D. 应用实例答案：C2. 第六章中提到的主要理论是谁提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 霍金D. 波尔答案：D3. 实验方法中，哪一种是第六章中特别强调的？A. 观察法B. 实验法C. 调查法D. 模拟法答案：B4. 以下哪个不是第六章中讨论的应用实例？A. 量子计算B. 人工智能C. 核能发电D. 基因编辑答案：B5. 第六章中，哪个概念是新引入的？A. 相对论B. 量子力学C. 牛顿力学D. 经典力学答案：B二、填空题（每题2分，共10分）1. 第六章中提到的______理论是现代物理学的基础之一。
答案：量子力学2. 实验方法中，______是获取数据的直接手段。
答案：实验法3. 在第六章的应用实例中，______是近年来发展迅速的领域。
答案：量子计算4. 历史回顾中，______的发现对于理解宇宙的起源具有重要意义。
答案：大爆炸理论5. 第六章中讨论的______理论对于解释微观粒子的行为至关重要。
答案：量子力学三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述第六章中提到的量子力学的主要特点。
答案：量子力学的主要特点是波粒二象性、不确定性原理和量子纠缠等。
2. 描述第六章中讨论的实验方法的重要性。
答案：实验方法是验证理论、探索未知和推动科学发展的重要手段。
3. 列举第六章中提到的至少两个应用实例，并说明它们的重要性。
答案：量子计算和核能发电。
量子计算在处理复杂计算问题上具有潜在的革命性优势，而核能发电则为人类提供了一种清洁、高效的能源。
4. 根据第六章内容，解释为什么历史回顾对于理解现代科学理论至关重要。
答案：历史回顾有助于我们理解科学理论的发展脉络，了解前人的研究和发现，从而更好地理解现代科学理论的根基和意义。
四、论述题（每题15分，共30分）1. 论述第六章中提到的量子力学理论对于现代科技发展的影响。
物理必修二第6章 章末达标检测
一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分．在四个选项中，只有一个选项符合题目要求．选对得5分，选错的得0分)1．以下效应不属于狭义相对论的是()A．时间延缓B．长度收缩C．质量变大D．时空弯曲解析：物理规律在一切惯性参照系中都具有相同的形式；在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速都一样，这是狭义相对论的两条基本原理，A、B、C三项都是基于这两条基本原理推导出的，属于狭义相对论的内容．D项属于广义相对论的内容．答案：D2．下列说法中不正确的是()A．为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难，德国物理学家普朗克提出了能量的量子化假说，解决了黑体辐射的理论困难，揭开了物理学崭新的一页B．普朗克还提出了光量子理论，即光在传播过程中，能量是不连续的，它是数值分立的能量组成的C．物质波理论揭示了物质(包括光和电子)的统一性D．在微观世界里，量子化或不连续性是明显的解析：爱因斯坦提出了光量子理论，即光在传播过程中能量是不连续的，它是数值分立的能量组成的，所以B选项错．答案：B3．狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是() A．同时的绝对性与同时的相对性B．运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C．时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D．相对性原理与光速不变原理解析：狭义相对论的出发点是以相对性原理和光速不变原理为前提的，故选D.答案：D4．下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是()A．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，不能统一B．在衍射现象中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强D．频率低的光子表现出的粒子性强，频率高的光子表现出的波动性强解析：大量光子表现的是波动性，少量的光子表现的是粒子性，故波动性是群体性质的体现，而粒子性是少量的、个体的性质的体现，A错，C对；在衍射现象中，暗条纹的地方光子到达的数目少，但仍有光子到达，B错；频率低波动性强，D错．答案：C5．关于经典物理学和相对论，下列说法正确的是()A．经典物理学和相对论是各自独立的学说，互不相容B．相对论完全否定了经典物理学C．相对论和经典物理学是两种不同的学说，二者没有联系D．经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立解析：经典物理学研究的是宏观低速运动，相对论则是研究高速运动情况，经典物理学是相对论在宏观物体低速运动时的特例，D正确．答案：D6．以下关于能量量子化和波粒二象性的说法，不正确的是()A．吸收和辐射的能量都是不连续的B．公式ε＝hcλ只能体现光的波动性C．光具有波粒二象性，而且是一种概率波，有别于声波等机械波D．电子显微镜利用了电子束形成的物质波波长很短的特点解析：公式ε＝hcλ既能体现光的波动性，又能体现光的粒子性，B描述不正确；电子显微镜利用了电子束而形成的物质波波长很短不易发生明显的衍射的特点，其倍率大且成像清晰，D描述正确；其他两项描述正确，故选B.答案：B7．用相对论的观点判断，下列说法中正确的是()A．时间和空间都是绝对的，在任何参照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．在地面上看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的C．在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变短，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胖一些D．当物体运动的速度v远小于c时，“长度收缩”和“时间延缓”效果可忽略不计解析：时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以A选项错；由时间延缓、尺缩效应知B、C均错．由尺缩效应和钟慢效应公式可知，当v远小于c时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，故D项正确．答案：D8．为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．下列说法中正确的是()A．电子显微镜利用电子物质波的波长比可见光短，不容易发生明显衍射B．电子显微镜利用电子物质波的波长比可见光长，不容易发生明显衍射C．电子显微镜利用电子物质波的波长比可见光短，更容易发生明显衍射D．电子显微镜利用电子物质波的波长比可见光长，更容易发生明显衍射解析：为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的．因为可见光的波长数量级是10－7 m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦．如果用很高的电压使电子加速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的影响就小多了．故A正确、B、C、D错误．答案：A9．如图，如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，他可以根据下述哪些变化发觉自己是在运动()A．他的质量在减少B．他的心脏跳动在慢下来C．他永远不能由自身的变化知道他是否在运动D．他在变大解析：同一个物理过程经历的时间以及物体的长度，在不同的惯性系中观测的结果不同，这是相对论时空观的体现，是一种观测效应．不是时钟走得快或者慢了，也不是长度真的变长或缩短了．答案：C10．下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，根据表中数据可知()②无线电波通常情况下只能表现出波动性③电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性④只有可见光才有波粒二象性A．①④B．②④C．①②D．①②③解析：因弹子球的波长太小，检测弹子球的波动性几乎不可能，①正确；无线电波的波长为300 m，通常情况下只能表现出波动性，②正确；电子的波长为1.2×10－10m，和分子之间的数量级是相等的，故电子照射到金属晶体上能发生明显的衍射，能观察到它的波动性，③正确；可见光有波粒二象性，实物粒子也有波粒二象性，④错误．选D.答案：D11．观察者甲测得同一地点发生的两个事件的时间间隔为4 s，乙相对于甲以0.6c 的速度前进，则乙观察到这两个事件的时间间隔为()A．3.2 s B．6.25 sC．5 s D．2.56 s解析：假若观察者甲先后测得的事件为P、Q，则对乙来讲，看到P、Q事件发生的时间间隔Δt′＝t Q′－t P′＝11－v2c2Δt＝5 s.答案：C12．氦——氖激光器发出波长为6.33×10－7 m的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为()A．2.2×1015B．3.2×1015C．2.2×1014D．3.2×1014解析：一个光子能量为：E0＝hν＝h cλ.每秒激光器向外发出的能量为：E＝P×1＝P.故每秒发出的光子数为：EE0＝Phcλ＝3.2×1015个，因此选项B正确．答案：B二、计算题(本题共4小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(8分)蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm，根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为λm·T＝2.90×10－3 m·K.那么：(提示：T＝273＋t)(1)老鼠发出最强的热辐射的波长约为多少米？(2)老鼠发出的这种最强的热辐射每份能量子(光子)的能量是多少焦耳？解析：(1)λm＝2.9×10－3310m≈9.4×10－6 m.(2)E＝hcλm＝6.63×10－34×3×1089.4×10－6J≈2.12×10－20 J答案：(1)9.4×10－6(2)2.12×10－2014．(8分)在一飞船上测得飞船长度为100 m，高度为10 m，当飞船沿长度方向以0.6c的速度从你身边经过时，按你的测量，船的高度和长度各为多少？解析：因为长度收缩只发生在运动方向上，在垂直运动方向上没有这种效应，故飞船的高度仍为10 m.若测得飞船长度为L′，由长度收缩效应有：L′＝L1－v2 c2＝100×1－(0.6c)2c2m＝80 m答案：10 m80 m15．(12分)一对孪生兄弟年龄为20岁，哥哥乘宇宙飞船去星际旅行，假设速度大小为v＝0.999c，一年后哥哥回到地球，弟弟在地球上的年龄为多大？解析：哥哥以接近光速的速度运动，发生时间延缓效应，则地球上经过的时间为Δt＝Δt′1－v2c2＝11－0.9992年≈22.4年，此时，弟弟已经43岁了，哥哥才21岁．答案：43岁16．(12分)“神光Ⅱ”装置是我国规模最大、国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它每秒钟可获得能量为2 400 J、波长为0.35 μm的紫外激光．已知普朗克常数h＝6.63×10－34 J·s，求每秒钟紫外激光所含光子个数．(取两位有效数字)解析：根据普朗克量子假说，每个光子的能量为E＝hc λ所以每秒钟光子的个数为：n ＝P ×1E ，即n ＝Pλhc ＝4.2×1021个． 答案：4.2×1021个。
2018-2019学年鲁科版高中物理必修二 第六章 相对论与量子论初步 检测题
2018-2019学年鲁科版高中物理必修二第六章相对论与量子论初步检测题一、单选题1.假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺,同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的相同的尺,则下列说法正确的是( )A. 甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大B. 甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C. 乙看到甲手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大D. 乙看到甲手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同2.用能量为12.30eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁的说法正确的是（）A. 电子能跃迁到n=2的能级上去B. 电子能跃迁到n=3的能级上去C. 电子能跃迁到n=4的能级上去D. 电子不能跃迁到其他能级上去3.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠．下列说法正确的是（）A. 这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B. 这群氢原子能发出6种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C. 这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应D. 金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60eV4.按照玻尔的原子理论，大量氢原子从n=5的激发态向低能级跃迁时，最多能向外辐射（）A. 5种不同频率的光子B. 6种不同频率的光子C. 8种不同频率的光子D. 10种不同频率的光子5.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( )A. 0.5CB. 0.6CC. 0.8CD. 0.9C6.太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近（）A. 1036kgB. 1018kgC. 1013kgD. 109kg7.下列说法不正确的是（）A. 玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征B. 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量减少C. 在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固D. 一群处于n=4的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，可能发射出的谱线为6条8.根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为（）A. 13.6eVB. 3.4eVC. 12.75eVD. 12.09eV9.已知电子的静止能量为0.511 MeV，若电子的动能为0.25 MeV，则它所增加的质量Δm与静止质量m0的比值近似为( )A. 0.1B. 0.2C. 0.5D. 0.910.如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中（）A. 频率最大的是AB. 波长最长的是CC. 频率最大的是AD. 波长最长的是B二、多选题11.关于非惯性系，下列说法正确的是（）A. 匀速运动的参考系是非惯性系B. 变速运动的参考系是非惯性系C. 牛顿定律在非惯性系中不再成立D. 牛顿定律在非惯性系中仍然成立12.一个物体静止时质量为m0，能量为E0；速度为v时，质量为m ，能量为E ，动能为E k，下列说法正确的是( )A. 物体速度为v时能量E＝mc2B. 物体速度为v时动能E k＝mc2C. 物体速度为v时动能E k＝mv2D. 物体速度为v时动能E k＝(m－m0)c213.下列说法中正确的是( )A. 万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释B. 电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释C. 狭义相对论是惯性参考系之间的理论D. 万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架14.下列物体的运动服从经典力学规律的是（）A. 自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B. 发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动C. 物体运动的速率接近真空中的光速D. 能量的不连续现象15.一个物体静止时质量为，能量为；速度为时，质量为，能量为，动能为，下列说法正确的是（）A. 物体速度为时能量B. 物体速度为时动能C. 物体速度为时动能D. 物体速度为时动能三、综合题16.太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为2.013 6u，氦核质量为3.015 0u，中子质量为1.008 7u，1u的质量相当于931.5MeV的能量则：（核反应方程：H+ H→ He+ n．）（1）求核反应中释放的核能（结果用MeV作单位）（2）在两氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能（结果用MeV作单位）．17.两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）．已知氘核的质量m D=2.01360u，氦核的质量m He=3.0150u，中子的质量m n=1.0087u．（1）写出聚变方程；（2）计算释放的核能；（3）若反应前两个氘核的动能为0.35MeV，它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，分别求产生的氦核和中子两者的动能；（1原子质量单位u相当于931.5MeV的能量）18.氢原子的能级图如图所示．原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应．有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属．普朗克常量h=6.63×10﹣34J•s，（1）氢原子向较低能级跃迁时共能发出________种频率的光；（2）该金属的逸出功________（3）截止频率________（保留一位小数）答案解析部分一、单选题1.【答案】B2.【答案】D3.【答案】D4.【答案】D5.【答案】C6.【答案】D7.【答案】C8.【答案】C9.【答案】C10.【答案】B二、多选题11.【答案】B,C12.【答案】A,D13.【答案】B,C,D14.【答案】A,B15.【答案】A,D三、综合题16.【答案】（1）解：反应过程中质量减少了：△m=2×2.0136u﹣1.0087u﹣3.0150u=0.0035u，反应过程中释放的核能：△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV答：核反应中释放的核能为3.26MeV；（2）解：设n核和He的动量分别为P1和P2，由动量守恒定律得：O=P1+P2，由此得P1和P2大小相等，由动能和动量关系E= 及n和He的质量关系得：中子的动能E n是He核动能E He的3倍，即E n：E He=3：1，由能量守恒定律得：E He+E n=△E+2E K，解得：中子的动能E n=2.97MeV，He的动能：E He=0.99MeV，答：中子的动能为2.97MeV，氦核的动能为0.99MeV．17.【答案】（1）解：聚变的核反应方程：2 → + ；答：聚变方程：2 → + ；（2）解：核反应过程中的质量亏损：△m=2m D﹣m He﹣m n=0.0035u；释放的核能：△E=△mc2=0.0035×931.5 MeV≈3.26 MeV．答：释放的核能3.26 MeV；（3）解：对撞过程动量守恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为零，即：0=m He v He+m n v n反应前后总能量守恒，可得：m He v2He+ m n v2n=△E+2E k0；解得：E kHe=0.99MeV；E kn=2.97MeV；答：产生的氦核和中子两者的动能分别是0.99MeV与2.97MeV．18.【答案】（1）6（2）12.09eV（3）2.9×1015 Hz。
高一物理必修2 第6章相对论与量子论初步 过关检测 含
(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．属于狭义相对论基本假设的是在不同的惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：选A.狭义相对论的两条假设分别是在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同，故A正确．2.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断解析：选C.列车上的观测者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观测者，看到C先被照亮，故只有C正确．3．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()解析：选A.本题考查了黑体辐射的实验规律．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确．4．质子的质量为m p，中子的质量为m n，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为()A．(m p＋m n－m)c2B．(m p＋m n)c2C．mc2D．(m－m p)c2解析：选 A.核反应放出能量，反应后的总质量小于反应前的总质量，ΔE＝Δmc2＝(m p ＋m n－m)c2.5．观察者甲测得同一地点发生的两个事件的时间间隔为4 s，乙相对于甲以0.6c的速度前进．则乙观察到这两个事件的时间间隔为( )A ．3.2 sB ．6.25 sC ．5 sD ．2.56 s解析：选C.Δt ＝Δt ′1－v 2c2＝ 4 s 1－⎝⎛⎭⎫0.6c c 2＝5 s. 6．一位宇航员要到离地球为5光年的星球上去旅行．如果宇航员希望将路程缩短为3光年，则他所乘的火箭对于地球的速度是(c 为真空中的光速)( )A.12cB.35c C.45c D.910c 解析：选C.根据公式l ′＝l ·1－v 2c 2知3＝5× 1－⎝⎛⎭⎫v c 2，解得v ＝45c ，故C 正确． 二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确．全选对的得7分，选对但不全的得4分，有错选或不答的得0分) 7．以下关于能量量子化和波粒二象性的说法，正确的是( )A ．吸收和辐射的能量都是不连续的B ．公式ε＝hc λ只能体现光的波动性 C ．光具有波粒二象性，而且是一种几率波，有别于声波等机械波D ．电子显微镜利用了电子的粒子性解析：选AC.公式ε＝hc λ既能体现光的波动性，又能体现光的粒子性，B 描述不正确；电子显微镜利用了电子的波动性，D 描述不正确；其他两项描述正确，故选AC.8．用相对论的观点判断下列说法，正确的是( )A ．时间和空间都是相对的，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 ．在地面上看来，以10 km/s 的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的C ．在地面上的人看来，以0.1c 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船的宇航员会感觉到地面上的人看起来比飞船中的人瘦一些D ．当物体运动的速度v 远小于c 时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计 解析：选CD.时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以选项A 错误．对C 选项，由l ＝l 0·1－⎝⎛⎭⎫v c 2可知两处的人都感觉l ＜l 0，所以选项C 正确．由尺缩效应和钟慢效应公式可知当v 远小于c 时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以选项D 正确．9．对E ＝hν的理解，下列说法正确的是( )A ．能量子的能量与频率成正比B ．光的频率越高，光的强度就越大C ．光的频率越高，光子的能量就越大D ．它适用于一切量子化现象解析：选ACD.E ＝hν适用于一切量子化现象，是所有能量子具有的能量的计算公式，因此A 、C 、D 正确，B 错误．10．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A ．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B ．光表现为波动性时，就不具有粒子性了，光表现为粒子性时，就不具有波动性了C ．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并没有否定光的波动性D ．光的波动性是光的一种本身属性，不是光子之间的相互作用引起的解析：选CD.光既具有波动性，又具有粒子性，当波动性(粒子性)明显时，仍然有粒子性(波动性)，A 、B 错误，C 正确．光的波动性是光的本身属性，光子之间的相互作用引起粒子性，D 正确．三、非选择题(本题共3小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11．(12分)一被加速器加速的电子，其能量为3.00×118 eV .试问：(1)这个电子的质量是其静质量的多少倍？(2)这个电子的速度为多少？解析：(1)由相对论质能关系E ＝mc 2(2分)和E 0＝m 0c 2(2分)可得电子的动质量与静质量之比为m m 0＝E E 0＝E m 0c 2＝3.00×109×1.6×10－199.1×10－31×(3×108)2≈5.86×118(倍)．(2分)(2)由相对论质速关系式m ＝m 01－v 2c2(4分) 可得v ＝1－⎝⎛⎭⎫m 0m 2c ≈c .(2分)答案：(1)5.86×118倍 (2)约为c12．(14分)已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×118 J ，其中可见光部分约占45%，假设可见光的频率均为5.5×1014 Hz ，太阳光向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R ＝1.5×1011 m ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s ，由此可估算出太阳每秒钟辐射的可见光的光子数约为多少个？(保留两位有效数字)解析：以日地间距离R ＝1.5×1011 m 作为半径的球面面积为：S ＝4πR 2＝4×3.14×(1.5×1011)2 m＝2.826×1023 m 2(3分)每秒太阳辐射的可见光的能量为：E ＝1.4×118×2.826×1023×45% J＝1.780 38×1026 J(4分)一个可见光光子的能量为：E 0＝hν＝6.6×10－34×5.5×1014 J＝3.63×10－19 J(3分)可见光光子的个数为：N ＝E E 0＝1.780 38×10263.63×10－19＝4.9×1184(个)．(4分) 答案：4.9×1184个13．(16分)牛郎星距地球约16光年，宇宙飞船若以速度v 匀速飞行，将用4年时间(宇宙飞船上的钟的读数)由地球抵达牛郎星，求v 等于多少？解析：已知飞船(设为S ′参考系)上测得飞船由地球飞抵牛郎星的时间Δt ′＝4年，而从飞船上看可认为从地球出发与抵达牛郎星两件事发生在同一地点A ′(飞船A ′点先与地球重合又与牛郎星重合)．这样Δt ′可视为固有时间，用时间膨胀关系可求出地球上(设为S 参考系)观测到的飞行时间Δt ＝Δt ′1－⎝⎛⎭⎫v c 2①(4分) 另外，v 是地球上观测到的飞船的速度；L ＝16光年是地球上看到的地球与牛郎星的距离，故应有Δt ＝L v ②(4分) 由①②可得Δt ′1－⎝⎛⎭⎫v c 2＝L v (4分) 代入数据，可得v ＝1617c .(4分) 答案：1617c。
2022版《优化方案》高一物理人教版必修二配套文档：第六章章末过关检测 Word版含答案
(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．(2021·沈阳高一检测)下列说法符合史实的是( ) A ．牛顿发觉了行星的运动规律 B ．胡克发觉了万有引力定律C ．卡文迪许测出了引力常量G ，被称为“称量地球重量的人”D ．伽利略用“月—地检验”证明白万有引力定律的正确性答案：C2．有一质量分布均匀的球状行星，设想把一物体放在该行星的中心位置，则此物体与该行星间的万有引力是( )A ．零B ．无穷大C ．无穷小D ．无法确定解析：选A.很多同学做此题时，直接将r ＝0代入公式F ＝GMm /r 2，得出F 为无穷大的错误结论．这是由于当物体位于行星中心时，行星不能再视为质点．如图所示，将行星分成若干关于球心O 对称的质量小块，其中每一小块均可视为质点．现取同始终径上关于O 对称的两个小块m 、m ′，它们对球心处物体的万有引力大小相等，方向相反，其合力为零．由此推广到行星中全部的其他质量小块．因此行星与物体间存在着万有引力，但这些力的合力为零．故正确选项为A.3.如图所示，a 、b 、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是( ) A ．b 、c 的线速度大小相等，且大于a 的线速度B ．b 、c 的向心加速度大小相等，且大于a 的向心加速度C ．c 加速可追上同一轨道上的b ，b 减速可等到同一轨道上的cD ．a 由于某种缘由，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大解析：选D.由于b 、c 在同一轨道上运行，故其线速度大小、向心加速度大小均相等．又b 、c 轨道的半径大于a 轨道的半径，由v ＝GM r ，知v b ＝v c <v a ，故A 错误．由a ＝GMr 2，知a b ＝a c <a a ，故B 错误．当c 加速时，c 受到的万有引力F <m v 2c r c ，故它将偏离原轨道，做离心运动；当b 减速时，b 受到的万有引力F >m v 2br b ，它将偏离原轨道，做近心运动．所以无论如何c 也追不上b ，b 也等不到c ，故C 错误(对这一选项，不能用v ＝GMr来分析b 、c 轨道半径的变化状况)．当a 的轨道半径缓慢减小时，由v ＝GMr，知v 渐渐增大，故D 正确．4．2021年3月6日，英国《每日邮报》称，英国学者通过争辩确认“超级地球”“格利泽581d ”的体积约为地球体积的27倍，密度约为地球密度的13.已知地球表面的重力加速度为g ，地球的第一宇宙速度为v ，将“格利泽581d ”视为球体，可估算( )A ．“格利泽581d ”表面的重力加速度为2gB ．“格利泽581d ”表面的重力加速度为3gC ．“格利泽581d ”的第一宇宙速度为2vD ．“格利泽581d ”的第一宇宙速度为3v解析：选D.由万有引力与重力关系有：GMm R 2＝mg ，M ＝ρV ，V ＝43πR 3，解三式得：g ＝43G πρR .由“格利泽”与地球体积关系及体积公式可知，格利泽半径为地球半径的3倍，由题意可知，格利泽表面的重力加速度与地球表面的重力加速度相等，A 、B 项错；由第一宇宙速度定义式v ＝gR 可知，格利泽的第一宇宙速度为3v ，C 项错，D 项正确．5．我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星—500”的试验活动．假设王跃登陆火星后，测得火星半径是地球半径的12，质量是地球质量的19.已知地球表面的重力加速度是g ，地球的半径为R ，王跃在地面上能向上竖直跳起的最大高度是h ，忽视自转的影响，下列说法正确的是( )A ．火星的密度为2g3πGRB ．火星表面的重力加速度是2g9C ．火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为23D ．王跃以在地球上相同的初速度在火星上起跳后，能达到的最大高度是9h2解析：选A.对地球表面的物体m ，G Mm R 2＝mg ，则M ＝gR 2G ，火星的密度为ρ＝19M 4π3⎝⎛⎭⎫R 23＝2g3πGR，选项A 正确；对火星表面物体m ′，G M 9m ′⎝⎛⎭⎫R 22＝m ′g ′，则g ′＝4GM 9R 2＝4g9，选项B 错误；火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比v 1′v 1＝g ′R 2gR ＝23，选项C 错误；王跃跳高，分别有h ＝v 202g 和h ′＝v 202g ′，在火星能达到的最大高度是9h4，选项D 错误．二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)6．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确的是( ) A ．狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论B ．在物体高速运动时，物体的运动规律听从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动规律听从牛顿运动定律C ．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动D ．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的解析：选BC.相对论并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论理论在肯定条件下的特殊情形，A 错；经典力学适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的高速运动问题，经典力学不再适用．但相对论、量子力学适用，故B 、C 对，D 错．7．在圆轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里，一宇航员手拿一只小球相对于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，如图所示．下列说法正确的是( )A ．宇航员相对于地球的速度介于7.9 km/s 与11.2 km/s 之间B ．若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球，小球将连续做匀速圆周运动C ．宇航员不受地球的引力作用D ．宇航员对“地面”的压力等于零解析：选BD.7.9 km/s 是放射卫星的最小速度，也是卫星环绕地球运行的最大速度，可见，全部环绕地球运转的卫星、飞船等，其运行速度均小于7.9 km/s ，故A 错误；若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球，由于惯性，小球仍具有原来的速度，所以地球对小球的万有引力正好供应它做匀速圆周运动需要的向心力，即G Mm ′r 2＝m ′v 2r ，故选项B 正确；在太空中，宇航员也要受到地球引力的作用，选项C 错；在宇宙飞船中，宇航员处于完全失重状态，故选项D 正确． 8.如图所示的圆a 、b 、c ，其圆心均在地球自转轴线上，b 、c 的圆心与地心重合，圆b 的平面与地球自转轴垂直．对环绕地球做匀速圆周运动的卫星而言( )A ．卫星的轨道可能为aB ．卫星的轨道可能为bC ．卫星的轨道可能为cD ．同步卫星的轨道肯定为与b 在同一平面内的b 的同心圆解析：选BCD.物体做圆周运动时，物体所受的合外力方向肯定要指向圆心．对于这些卫星而言，就要求所受的万有引力指向圆心，而卫星所受的万有引力都指向地心，所以A 选项错误，B 、C 选项正确；对于同步卫星来说，由于相对地球表面静止，所以同步卫星应在赤道的正上空，因此D 选项正确．9.欧洲航天局“智能1号”探测器行程上亿千米，历时近3年最终按预定方案撞击月球，如图所示，下列有关说法正确的是( )A ．其放射速度小于其次宇宙速度B ．撞击前为加强撞击的效果，需要加速C ．在近月点比远月点的速度大D ．探测器已经脱离了地球的引力解析：选AC.因探测器尚未脱离地球引力的范围，所以放射速度小于其次宇宙速度，选项A 正确，选项D 错误．减速才能使探测器降落撞击到月球上，选项B 错误．依据开普勒行星运动定律知近月点的速度大，选项C 正确．10．(2021·大连高一检测)设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长时间开采后，地球仍可看做是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动．则与开采前相比( )A ．地球与月球的引力将变大B ．地球与月球的引力将变小C ．月球绕地球运动的周期将变长D ．月球绕地球运动的周期将变短解析：选BD.由于地球的质量变大，月球的质量变小，由F ＝G Mmr 2知道，当M 、m 的和为定值时，M 、m 之间的数值差别越大，则M 、m 的乘积将越小，所以，当将矿藏从月球搬到地球上后，地球与月球的万有引力将变小，由G Mmr2＝mω2r 得ω＝GMr 3，M 变大，r 不变，故ω变大，所以月球绕地球运动的周期将变短，则B 、D 正确，A 、C 错误．三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最终答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位．)11．(10分)当飞船靠近月球表面的圆形轨道绕行几圈后登陆月球，飞船上备有以下试验器材： A ．计时表一只； B ．弹簧测力计一把；C ．已知质量为m 的物体一个；D ．天平一只(附砝码一盒)．已知航天员在绕行时及着陆后各做了一次测量，依据测量的数据，可求出月球的半径R 及月球的质量M (已知引力常量为G )(1)两次测量所选用的器材分别为________、________和________(用选项符号表示)． (2)两次测量的物理量是________和________．(3)试用所给物理量的符号分别写出月球半径R 和质量M 的表达式．R ＝________，M ＝________.解析：(1)利用计时表测环绕周期，利用弹簧测力计测量质量为m 的物体在月球表面上时的重力． (2)飞船绕月球的运行周期T ，质量为m 的物体在月球上受重力的大小F .(3)近地环绕时，mg 月＝mR 4π2T 2，g 月＝Fm，得月球半径R ＝FT 24π2m.由于G Mm R 2＝F ，R ＝FT 24π2m ，故月球质量M ＝F 3T 416π4Gm3.答案：(1)A B C(2)飞船绕月球运行的周期T 质量为m 的物体在月球上所受重力的大小F (3)FT 24π2m F 3T 416π4Gm 312．(14分)天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．双星系统在银河系中很普遍．利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量．已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T ，两颗恒星之间的距离为r ，试推算这个双星系统的总质量．(引力常量为G )解析：设两颗恒星的质量分别为m 1、m 2，做圆周运动的半径分别为r 1、r 2，角速度分别为ω1、ω2，依据题意有ω1＝ω2① r 1＋r 2＝r ②依据万有引力定律和牛顿定律，有 G m 1m 2r 2＝m 1ω21r 1③ G m 1m 2r2＝m 2ω22r 2④ 联立以上各式解得r 1＝m 2rm 1＋m 2⑤依据角速度与周期的关系知ω1＝ω2＝2π/T ⑥联立③⑤⑥式解得这个双星系统的总质量m 1＋m 2＝4π2r 3GT 2.答案：4π2r 3GT213．(16分)(2021·济宁高一检测)宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P 点，沿水平方向以初速度v 0抛出一个小球，测得小球经时间t 落到斜坡另一点Q 上，斜坡的倾角为α，已知该星球的半径为R ，引力常量为G ，已知球的体积公式是V ＝43πR 3.求：(1)该星球表面的重力加速度g ； (2)该星球的密度；(3)该星球的第一宇宙速度．解析：(1)小球在斜坡上做平抛运动时： 水平方向上：x ＝v 0t ①竖直方向上：y ＝12gt 2②由几何学问tan α＝yx③由①②③式得g ＝2v 0tan αt .(2)对于星球表面的物体m 0，有 G Mm 0R2＝m 0g 又V ＝43πR 3故ρ＝M V ＝3v 0tan α2πRtG.(3)该星球的第一宇宙速度等于它的近地卫星的运行速度，故G Mm R 2＝m v 2R ，又GM ＝gR 2解得v ＝2v 0R tan αt . 答案：(1)2v 0tan αt (2)3v 0tan α2πRtG (3)2v 0R tan αt。
2018-2019学年度教科版选修3-4 第六章 相对论 单元测试(3)
相对论 单元测试一、选择题：1. 通常某惯性系中同时．．、异地．．发生的两个事件，在其它惯性系中： [ ] A ．可能仍为同时，但不可能同地； B ．可能同时，也可能同地；C ．不可能同时，可能同地；D ．不可能同时，也不可能同地。
2. 在狭义相对论中，下列说法哪个是 错误．．的？ [ ] A ．一切运动物体的速度都不可能大于真空中的光速；B ．时间、长度、质量都是随观察者的相对运动而改变的；C ．在某个惯性系中是同时同地的两个事件，则在所有其它惯性系中也一定是同时同地的事件；D ．有一时钟，在一个与它相对运动的观察者看来，比一个与它相对静止的观察者看来要走的快一些。
3. 宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，在某一时刻，飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一光信号，经t ∆（飞船上的钟）时间后，被尾部的接收器收到，由此可知飞船的固有长度： [ ]A ．t c ∆B ．t v ∆C ．2)/(1c v t v -∆D ．2)/(1c v tc -∆4. 一刚性直尺固定在K ´系中，它与X ´轴正向夹角 45='α，在相对K ´系以速度u 沿X ´轴作匀速直线运动的K 系中，测得尺与X 轴正向夹角为： [ ]A ． 45>αB ． 45<αC ． 45=αD ．若u 沿X 轴正向，则 45>α；若u 沿X 轴负向，则 45<α5. 两个静质量均为0m 的粒子，分别以相同的速率v 、沿同一直线相向．．运动，相碰后，合在一起成为一个粒子，则其质量为： [ ]A ．02mB ．20)/(12c v m -C ．20)/(12c v m -D ．20)/(12c v m - 6. 在惯性系K 中测得某地发生两事件的时间间隔为4 s ，若在相对K 系作匀速直线运动的K ´系中测得两事件的时间间隔为5 s ，则K ´相对K 的运动速率是：[ ]A ．4/5cB ．5/cC ．5/2cD ．5/3c7. 如图所示，在惯性系S 中测得刚性杆1、2的质量m ，长度L 完全相同。
2020年高中物理鲁教版选修3-4第6章《相对论和天体物理》测试卷
第6章《相对论与天体物理》测试卷一、单选题(共15小题)1.下列说法正确的是()A．爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快B．狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式C．在高速运动情况下，经典力学的规律仍然适用D．可以通过力学实验区分均匀引力场和一个做匀加速运动的参考系2.经典力学不能适用于下列哪些运动()A．以99%倍光速运行的电子束B．火箭的发射C．宇宙飞船绕地球的运动D． “勇气号”宇宙探测器的运动3.按照相对论的观点，下列说法正确的是()A．物体运动时的质量总是小于其静止时的质量B．物体运动时的质量总是等于其静止时的质量C．真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的D．真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的4.假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的相同的尺，则下列说法正确的是()A．甲看到乙手中的尺的长度比乙看到自己手中的尺的长度大B．甲看到乙手中的尺的长度比乙看到自己手中的尺的长度小C．乙看到甲手中的尺的长度比甲看到自己手中的尺的长度大D．乙看到甲手中的尺的长度与甲看到自己手中的尺的长度相同5.在经典的时空观中，下列说法错误的是()．A．空间是恒定不变的B．时间是恒定不变的C．任何参考系中测量同一个物体的长度是相同的D．任何观察者测量同一个事件的时间是相同的6.以下说法正确的有()A．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变快了B．可以通过多普勒效应测量运动物体的速度C．微波的频率大于X射线的频率D．如果摆钟变快了，可以通过适当减少摆的长度校准摆钟7.下列说法正确的是()A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一B．由相对论知：m＝，则物体的速度可以达到光速，此时其质量为无穷大C．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了D．根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是不同的8.在日全食的时候，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9.话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是()A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B．弟弟思念哥哥而加速生长了C．由相对论可知，物体速度越大，在其上时间进程就越慢，生理过程也越慢D．这是神话，科学无法解释10.为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程，下列说法中不正确的是()A．表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据质能方程可以计算核反应中释放的核能C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D．式中的E是发生核反应中释放的核能11.下列说法正确的是()A．一枚静止时长为30 m的火箭以0.6c的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度为24 mB．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是衍射中产生的色散现象C．单摆在周期性的驱动力作用下做受迫运动，驱动力的频率增大，单摆的振幅不可能减小D．狭义相对论的一个重要结论：质能方程说明物体的总能量和它的质量是正比关系，能量和质量可以相互转化12.根据相对论判断，下列说法正确的是()．A．狭义相对论全面否定了经典力学理论B．如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里测得的物体的长度都是一样的C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量D．物体的速度越大，质量也变得越大13.在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观察，结果是()A．一定同时B．可能同时C．不可能同时，但可能同地D．不可能同时，也不可能同地14.下列说法正确的是()A．开普勒发现了万有引力定律B．牛顿测定了万有引力常量C．爱因斯坦建立了狭义相对论D．物体高速(接近光速)运动时，其长度与运动状态无关15.在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是()A．u＝u′＋v B．u＜u′＋v C．u＞u′＋v D．以上均不正确二、填空题(共3小题)16.绝对时空观的特点是：________、________，时间和空间都是绝对的．17.以速度v绕地球旋转的人造卫星，它的时间Δτ和地球上同时测量的时间Δt的关系是__________；卫星上的长度l′，在地球上测量卫星的长度是__________．18.广义相对论认为，在任何参考系中，物理规律都是________．三、计算题(共3小题)19.一个原来静止的电子，经过100 V的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？20.设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0 s后该飞船将与一颗以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞．试问：(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞？21.地球上一观察者，看见一飞船A以2.5×108m/s的速度从他身边飞过，另一飞船B以2.0×108m/s 的速度跟随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．答案解析1.【答案】B【解析】狭义相对论认为运动的时钟变慢，故A项错．狭义相对论认为所有惯性系是等价的，一切物理规律在惯性系中都有相同的形式，故B项正确；在高速运动情况下，经典力学的规律不再适用，故C项错；一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等效，不能通过力学实验来区分，故D项错．2.【答案】A【解析】A.微观粒子不适用于经典力学，特别是以99%倍光速运行的电子束，故A符合题意；B.火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速运动，经典力学能适用．故选A.3.【答案】D【解析】由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故A、B错误；光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，故C错误，D正确．4.【答案】B【解析】由l＝l0可知，运动的观察者观察静止的尺和静止的观察者观察运动的尺时，都发现对方手中的尺比自己手中的变短了，故B正确，A、C、D错误．5.【答案】B【解析】时间是变化的，在经典时空观中时间是均匀地与任何外界事物无关地流逝着的，故B错．6.【答案】B【解析】A.根据Δt＝可知，在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变慢了，故A错误；B.可以通过多普勒效应测量运动物体的速度．故B正确．C.微波的频率小于X射线的频率，故C错误；D.如果摆钟变快了，则摆动的周期变小了，根据T＝2π知，可以增大摆长校准摆钟，故D错误．7.【答案】A【解析】A.狭义相对论的两个基本假设是：光速不变原理和狭义相对性原理，故A正确；B.狭义相对论公式m＝中，光速是物体速度的极限，不可能达到，故B错误；C.根据相对论，有运动延迟效应和长度缩短效应，故在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，故C错误；D.根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是相同的，故D错误．8.【答案】C【解析】根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳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，A、B、D均错．9.【答案】C【解析】根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢，时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的．飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体新陈代谢越缓慢．10.【答案】D【解析】爱因斯坦的质能方程反映了物体质量与能量、质量变化与能量变化间的关系．式中的能量并非单指核能，而是表示物体具有的各种能，故A、B、C正确，D错误．11.【答案】A【解析】根据长度的相对性：L＝L0得，观察者测得火箭的长度为：L＝24 m，故A正确；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象，故B错误；单摆在周期性的驱动力作用下做受迫运动，当驱动力的频率与单摆的固有周期相同时，振幅最大，故C错误；狭义相对论的一个重要结论：质能方程说明了物体的总能量和它的质量的关系，能量和质量是不可以互换的，故D错误．12.【答案】D【解析】由相对论的结论可知，D正确．13.【答案】B【解析】两个相对静止的惯性系观测结果相同，其他则不同，故B正确．14.【答案】C【解析】牛顿发现了万有引力定律之后，卡文迪许用扭秤实验首先测出了万有引力常量，故A、B 错误；爱因斯坦建立了狭义相对论和广义相对论，故C正确；根据相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都与物体的速度有关，都是相对的，故D错误．故选C.15.【答案】B【解析】根据相对论速度变换公式得：他相对地面的速度u＝＜u′＋v，故A、C、D错误，B正确．16.【答案】时间和空间是分离的时间尺度和空间尺度与物质运动无关【解析】绝对时空观的特点是时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，时间和空间都是绝对的．17.【答案】Δt＝l′【解析】根据狭义相对论的钟慢效应公式得：地球上同时测量的时间Δt＝由尺缩效应公式得：在地球上测量的长度l＝l′18.【答案】相同的【解析】狭义相对论认为，所有物理规律在惯性系中都是平等的，突出了惯性系特殊的地位．而广义相对论把这种思想更推广一些，认为不只是惯性系，所有参考系，物理规律都应该一样．19.【答案】1.6×10－17J0.02% 5.9×106m/s【解析】加速后电子的动能是：E k＝qU＝1.6×10－19×100 J＝1.6×10－17J因为E k＝mc2－m e c2，所以m－m e＝因此＝把数值代入，得：＝≈2×10－4即质量改变了0.02%.这说明经过100 V电压加速后，电子的速度与光速相比仍然很小，因此可以使用E k＝mv2这个公式．由E k＝mv2得电子的速度：v＝≈5.9×106m/s这个速度虽然达到了百万米每秒的数量级，但仅为光速的2%.20.【答案】(1)0.946c (2)4.0 s【解析】(1)这是一个相对论速度变换问题，取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向，则S′系相对S系的速度v＝0.60c，彗星相对S系的速度ux＝－0.80c，由速度变换公式ux＝，代入数据得ux′＝－0.946c.即彗星以0.946c的速率向飞船靠近．(2)由时间间隔的相对性Δt＝，有Δt＝5.0 s，解得Δt′＝4.0 s.21.【答案】(1)－1.125×108m/s(2)1.125×108m/s【解析】(1)A上的乘客看地面上的人以－2.5×108m/s向后运动．地面上的人看B以 2.0×108m/s向前运动，则A上的乘客看到B的相对速度为u＝＝×108m/s＝－1.125×108m/s.(2)同理，B上的乘客看到A的相对速度为1.125×108m/s.。
高中物理第六章万有引力与航天单元检测卷含解析新人教版必修
第六章单元检测卷(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题4分，共40分)1．第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度，则有( ) A．被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大B．被发射的物体质量越小，第一宇宙速度越大C．第一宇宙速度与被发射物体的质量无关D．第一宇宙速度与地球的质量有关2．美国的“大鸟”侦察卫星可以发现地面上边长仅为0.36m的方形物体，它距离地面高度仅有16km，理论和实践都表明：卫星离地面越近，它的分辨率就越高，那么分辨率越高的卫星( )A．向心加速度一定越大B．角速度一定越小C．周期一定越大D．线速度一定越大3．卫星在到达预定的圆周轨道之前，运载火箭的最后一节火箭仍和卫星连接在一起(卫星在前，火箭在后)，先在大气层外某一轨道a上绕地球做匀速圆周运动，然后启动脱离装置，使卫星加速并实现星箭脱离，最后卫星到达预定轨道b，关于星箭脱离后，下列说法正确的是( )A．预定轨道b比某一轨道a离地面更高，卫星速度比脱离前大B．预定轨道b比某一轨道a离地面更低，卫星的运行周期变小C．预定轨道b比某一轨道a离地面更高，卫星的向心加速度变小D．卫星和火箭仍在同一轨道上运动，卫星的速度比火箭大4．火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆．已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比( ) A．火卫一距火星表面较近B．火卫二的角速度较大C．火卫一的运动速度较大D．火卫二的向心加速度较大5．火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目．假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期为T1，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为T2，火星质量与地球质量之比为p，火星半径与地球半径之比为q，则T1和T2之比为( )A.qp3B.1pq3C.pq3D.q3p6．把火星和地球都视为质量均匀分布的球体．已知地球半径约为火星半径的2倍，地球质量约为火星质量的10倍．由这些数据可推算出( )A．地球表面和火星表面的重力加速度之比为5∶1B．地球表面和火星表面的重力加速度之比为10∶1C．地球和火星的第一宇宙速度之比为5∶1D．地球和火星的第一宇宙速度之比为10∶17．有两颗质量相同的人造卫星，其轨道半径分别是r A、r B，且r A＝r B/4，那么下列判断中正确的是( )A．它们的周期之比T A∶T B＝1∶4 B．它们的线速度之比v A∶v B＝8∶1 C．它们所受的向心力之比F A∶F B＝8∶1 D．它们的角速度之比ωA∶ωB＝8∶1 8．已知万有引力常量为G，在太阳系中有一颗行星的半径为R，若在该星球表面以初速度v0竖直上抛一物体，则该物体上升的最大高度为H.已知该物体所受的其他力与行星对它的万有引力相比较可忽略不计．则根据这些条件，可以求出的物理量是( )A．该行星的密度B．该行星的自转周期C．该星球的第一宇宙速度D．该行星附近运行的卫星的最小周期9．2009年2月11日，一颗美国商业卫星与一颗俄罗斯废弃的军用通信卫星在俄罗斯的西伯利亚北部上空790km处发生碰撞，两颗卫星的质量分别为450kg和560kg，若近似认为这两颗卫星的轨道为匀速圆周运动轨道，且相撞前两颗卫星都在各自预定的轨道上运行．则关于这两颗卫星的描述正确的是( )A．这两颗卫星均为地球同步卫星B．这两颗卫星的运行速度均大于7.9km/sC．这两颗卫星的运行周期是相同的D．这两颗卫星的向心加速度的大小是相同的10.图1如图1所示，卫星A、B、C在相隔不远的不同轨道上，以地心为中心做匀速圆周运动，且运动方向相同，若某时刻三颗卫星恰好在同一直线上，则当卫星B经过一个周期时，下列关于三颗卫星的位置说法中正确的是( )A．三颗卫星的位置仍然在同一条直线上B．卫星A位置超前于B，卫星C位置滞后于BC．卫星A位置滞后于B，卫星C位置超前于BD．由于缺少条件，无法确定它们的位置关系题1234567891011．火星的半径是地球半径的1/2，火星质量约为地球质量的1/10，忽略火星和地球的自转，如果地球上质量为60kg的人到火星上去，则此人在火星表面的质量是________kg，所受的重力是________N；在火星表面上由于火星的引力产生的加速度是________m/s2.在地球表面上可举起60 kg杠铃的人，到火星上用同样的力可举起质量是________kg 的杠铃．(g取9.8 m/s2)12．1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗在月球上留下了人类第一只脚印，迈出了人类征服月球的一大步．在月球上，如果阿姆斯特朗和同伴奥尔德林用弹簧秤称量出质量为m的仪器的重力为F；而另一位宇航员科林斯驾驶指令舱，在月球表面附近飞行一周，记下时间为T，根据这些数据写出月球质量的表达式M＝________.三、计算题(本题共4个小题，共44分)13.(10分)2008年10月我国发射的“月球探测轨道器”LRO，每天在距月球表面50km的高空穿越月球两极上空10次．若以T表示LRO在离月球表面高h处的轨道上做匀速圆周运动的周期，以R表示月球的轨道半径，求：(1)LRO运行时的加速度a；(2)月球表面的重力加速度g.14．(10分)已知一只静止在赤道上空的热气球(不计气球离地高度)绕地心运动的角速度为ω0，在距地面h高处圆形轨道上有一颗人造地球卫星．设地球质量为M，半径为R，热气球的质量为m，人造地球卫星的质量为m1.根据上述条件，有一位同学列出了以下两个式子：对热气球有：G Mm R2＝mω20R 对人造地球卫星有：GMm 1R ＋h2＝m 1ω2(R ＋h )进而求出了人造地球卫星绕地球运行的角速度ω.你认为这个同学的解法是否正确？若认为正确，请求出结果；若认为不正确，请补充一 个条件后，再求出ω.15.(12分)2005年10月12日，我国成功地发射了“神舟六号”载人飞船，飞船进入轨道运行若干圈后成功实施变轨进入圆轨道运行，经过了近5天的运行后，飞船的返回舱顺利降落在预定地点．设“神舟六号”载人飞船在圆轨道上绕地球运行n 圈所用的时间为t ，若地球表面重力加速度为g ，地球半径为R ，求： (1)飞船的圆轨道离地面的高度； (2)飞船在圆轨道上运行的速率．16．(12分)A 、B 两颗卫星在同一轨道平面内绕地球做匀速圆周运动．地球半径为R ，A 卫星离地面的高度为R ，B 卫星离地面高度为3R ，则： (1)A 、B 两卫星周期之比T A ∶T B 是多少？(2)若某时刻两卫星正好通过地面同一点的正上方，则A 卫星至少经过多少个周期两卫星相距最远？第六章 万有引力与航天1．CD [第一宇宙速度v ＝GMR与地球质量M 有关，与被发射物体的质量无关．] 2．AD [由万有引力提供向心力有GMm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T 2r ＝ma n ，可得a n ＝GM r2，r 越小，a n 越大，A 正确；v ＝GMr ，r 越小，v 越大，D 正确；ω＝GMr 3，r 越小，ω越大，B 错误；T ＝4π2r3GM，r 越小，T 越小，C 错误．]3．C [火箭与卫星脱离时，使卫星加速，此时G Mm r 2<m v 2r，卫星将做离心运动，到达比a更高的预定轨道；由G Mmr 2＝ma n 得a n ＝GM r2，即r 越大，卫星的向心加速度越小．]4．AC [由万有引力提供向心力可得G Mm r 2＝m (2πT )2r ，即T 2＝4π2r 3GM，知选项A 是正确的；同理可得v 2＝GM r ，知选项C 是正确的；由ω＝2πT 知选项B 是错误的；由a n ＝F 万m ＝GMm r 2m ＝GM r2，可知选项D 是错误的．]5．D [设中心天体的质量为M ，半径为R ，当航天器在星球表面飞行时，由G Mm R2＝m (2πT)2R和M ＝ρV ＝ρ·43πR 3解得ρ＝3πGT2，即T ＝3πρG∝1ρ，又因为ρ＝M V ＝M 43πR 3∝MR 3，所以T ∝R 3M .代入数据得T 1T 2＝q 3p.选项D 正确．] 6．C [设地球质量为M ，半径为R ，火星质量为M ′，半径为R ′，根据万有引力定律有G Mm R 2＝mg ，G M ′m ′R ′2＝m ′g ′，g g ′＝MR ′2M ′R 2＝52， 又G Mm R 2＝mv 2R，v ＝GMR，同理有v ′＝GM ′R ′，vv ′＝MR ′M ′R＝5，故选C.] 7．D [由G Mm r 2＝ma n ＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T2r 知D 对．]8．ACD [由题意知，行星表面的重力加速度g ＝v 202H ，而g ＝G M R 2，所以M ＝v 20R22GH，密度ρ＝M43πR 3＝3v 28πGHR ，A 对．第一宇宙速度v ＝gR ＝v 20R2H ＝v 0R2H，C 对．行星附近卫星的最小周期T ＝2πrv＝2πR g ＝2πv 02RH ，D 对．] 9．CD [俄罗斯的西伯利亚北部在北半球，经过其上空的卫星是非同步卫星，A 错；因其轨道半径大于地球半径，故运行速度均小于7.9 km/s ，B 错；因轨道半径相同，所以它们的周期是相同的，向心加速度的大小也相同，C 、D 正确．]10．B [由G Mm r 2＝m 4π2T2r 得T ＝2πr 3GM，因r A <r B <r C ，故T A <T B <T C ，B 对．] 11．60 235.2 3.92 150解析 人在地球上质量为60kg ，到火星上质量仍为60kg.忽略自转时，火星(地球)对物体的引力就是物体在火星(地球)上所受的重力，则人在火星上所受的重力为mg 火＝G M 火m R 2火＝G 110M 地m14R 2地＝＝25mg 地＝235.2N火星表面上的重力加速度为g 火＝25g 地＝3.92m/s 2人在地球表面和在火星表面用同样的力举起物体的重力相等，设在火星上能举起物体的质量为m ′，则有mg 地＝m ′g 火，m ′＝g 地g 火m ＝9.83.92×60kg＝150kg 12.T 4F 316π4Gm3 解析 在月球表面质量为m 的物体重力近似等于物体受到的万有引力．设月球的半径为R ，则由F ＝GMmR2，得R ＝GMm F① 设指令舱的质量为m ′，指令舱在月球表面飞行，其轨道半径等于月球半径，做圆周运动的向心力等于万有引力，则有GMm ′R 2＝m ′(2πT)2R ② 由①②得M ＝T 4F 316π4Gm3.13．(1)(R ＋h )4π2T2 (2)4π2R ＋h 3T 2R 2解析 (1)LRO 运行时的加速度 a ＝(R ＋h )ω2＝(R ＋h )4π2T2.①(2)设月球的质量为M ，LRO 的质量为m ，根据万有引力定律与牛顿第二定律有G Mm R ＋h2＝ma ②在月球表面附近的物体m ′受的重力近似等于万有引力，即G Mm ′R 2＝m ′g ③ 由①②③式得g ＝4π2R ＋h 3T 2R2.14．见解析解析 不正确．热气球不同于人造卫星，热气球静止在空中是因为浮力与重力平衡，它绕地心运动的角速度应等于地球自转的角速度．(1)若补充地球表面的重力加速度为g ，可以认为热气球受到的万有引力近似等于其重力，则有G Mm R2＝mg与第二个等式联立可得ω＝R R ＋hgR ＋h.(2)若补充同步卫星的离地高度为H ，有：GMm ′R ＋H2＝m ′ω20(R ＋H )与第二个等式联立可得ω＝ω032R H R h15．(1)3gR 2t 24π2n 2－R (2)32πngR 2t解析 (1)飞船在轨道上做圆周运动，运动的周期T ＝tn，设飞船做圆周运动距地面的高度为h ，飞船的质量为m ，万有引力提供飞船做圆周运动的向心力，即GMm R ＋h2＝m4π2R ＋hT 2，而地球表面上质量为m ′的物体受到的万有引力近似等于物体的重力，即GMm ′R 2＝m ′g ，联立解得h ＝3gR 2t 24π2n2－R . (2)飞船运行的速度v ＝2πR ＋hT ，所以v ＝32πngR 2t. 16．(1)1∶2 2 (2)0.77 解析 (1)由T ＝4π2r3GM得T A ＝4π22R3GM，T B ＝4π24R3GM，所以T A ∶T B ＝1∶2 2.(2)设经过时间t 两卫星相距最远，则t T A ＝t T B ＋12即t T A ＝t 22T A ＋12，所以t ＝4＋27T A ≈0.77T A ，故A 卫星至少经过0.77个周期两卫星相距最远．。
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B.
0
C.
Aμ μ0 J μ
D. E
m0c 2 1 β
2
mc2
二、简答题
9．简述狭义相对论中的两条基本假设。 10． Σ ′坐标系以速度 v 相对Σ 坐标系沿 x 轴正向运动，写出从Σ 系到Σ ′系 的洛仑兹变换公式。 11． Σ ′坐标系以速度 v 相对Σ 坐标系沿 x 轴正向运动，在Σ 系中两事件的时 间与空间间隔分别为Δ t 和Δ x，在Σ ′系中两事件的时间与空间间隔分别 是多少？ 12． 简述相对论的时间延缓效应和长度收缩效应。 13． Σ ′坐标系以速度 v 相对Σ 坐标系沿 x 轴正向运动，写出相对论速度变换 公式。 三、计算题 14． 一事件在 t=0 时刻发生在惯性系 S 的原点，第二个事件在 t=4 秒时发生在 点 x=5c, y=0, z=0 处，若在惯性系 S΄中， (1) 两事件同时发生； (2) 第一个事件早于第二个事件 1 秒； (3) 第二个事件早于第一个事件 1 秒； 求惯性系 S΄相对于惯性系 S 的速度。 15． 有一光源置于 x 轴的原点上， 在该点发出光脉冲后， 在不动参考系 上观测， 该脉冲 1 秒种后被置于 x 轴原点两侧正负位置的 p1 和
5．在狭义相对论理论中,间隔不变性其实就是 A. 光速不变原理的数学表征
C. 洛伦兹变换的另一数学表示 D. 四维时空的数学表示。 6．洛伦兹变换表述了狭义相对论关于时空统一的思想 ,用它可以推导出在不同 的_____中,运动尺度、运动时钟、同时性等都是相对的。 （ A. 物体 B. 坐标系 C. 惯性参照系 D. 星球。 （ ） ）
系相对于 系沿 x 轴方向以速度 0.8c 运动。
p2
同时接收到。今有一
（1）试求 p1 和 p2 接收到光脉冲时在 系上看到的时刻和位置； （2）证明 p1 和
p2
接收光脉冲的二事件间的时空间隔在两个参考系中相等
16． 长度为 80 厘米的杆，沿其长度方向以 0.8 c 的速率相对观察者运动，求该 杆首、尾端通过观察者时的时间间隔。 17． 有一根长棒相对惯性系 S 以 0.5c 的速度沿 X 轴水平向右运动，棒上有一个 小虫也以 0.5c 的速度（相对棒）从左端向右爬，到头后立即以相等的速度返 回，设棒长为 L，且与 X 轴平行，求： (1) 在棒上的观测者看来，小虫回到起点需要多长时间？ (2) 在 S 系的观测者看来，小虫回到起点要用多长时间？ (3) 计算出上面两个时间的关系。 18． 一星球距地球 5 光年，它与地球保持相对静止，一个宇航员在一年内到达 该星球（用相对于火箭静止的时钟观测） ，试求火箭相对地球的速度。 19． 论证粒子运动速度为光速的充分且必要条件是 m0 0 。 20． 在相对论中，一个物体的静止质量为 m0 ，当它以速度 v 运动时，计算其 相对论性动量以及动能
21． 动量为 k ，能量为 ω 的光子撞在静止的电子上，散射到与入射方向夹角
为θ 的方向上。证明散射光子的频率变化量为
ω ω 2 θ ωω sin 2 , 2 m0c 2
4π θ ωω sin 2 m0c 2
亦即散射光波长变化量为
Δλ λ λ
7．相对论的速度变换公式完全覆盖了伽里略的速度变换公式 ,这充分说明爱因 斯坦的相对论包含了哪一位物理学家的相对性理论。 A. 洛伦兹 B. 牛顿 C. 开普勒 D. 伽里略。 ）
8．从时空统一的角度, 用闵柯夫斯基四维空间坐标可以将物理规律的基本方程 表述为简单而深奥的四维形式。下面不属于这种四维形式的方程是 。 （ A.
第六章自测题 一、 单项选择题 1．下列各项中不符合相对论结论的是（ A. 同时性的相对性 C. 因果律的相对性 A．碳素分析法测定地质年代 C. 高速运动粒子寿命的测定 ） 。 B. 时间间隔的相对性 D. 空间距离的相对性 ) B. 横向多普勒效应实验 D. 携带原子钟的环球飞行试验 ）
2．相对论有着广泛的实验基础,下列实验中不能验证相对论的是(
3．根据相对论理论下列说法中正确的个数为（ ⑴ 时间和空间是运动着的物质存在的形式 ⑵ 离开物质及其运动，就没有绝对的时空概念 ⑶ 时间不可逆地均匀流逝，与空间无关
⑷ 同时发生的两个事件对于任何惯性系都是同时的 ⑸ 两事件的间隔不因参考系的变换而改变 A. 1 个 B. 2 个 C. 3 个 （ ） D. 4 个 4．狭义相对论是建立在一系列实验基础和两个基本原理上的 ,判断下列答案中 哪个不属于这些基础。 A. 相对性原理 C. 洛仑兹变换 B. 光速不变原理 D. 麦克尔逊-莫雷干涉实验。 （ ） B. 相对性原理的数学表示