人教版选修(3-4)第15章《相对论简介》章末综合检测
高中物理人教版选修34第15章《相对论简介》课件+强化作业+章末小结(6份)第15章 第1、2节
第十五章 第一、二节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．关于狭义相对论的说法，不正确的是( )A ．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B ．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c ，与光源的运动无关C ．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D ．狭义相对论任何情况下都适用 答案：D解析：狭义相对论适用于惯性系之间的时空理论。
2．下列说法中不正确的是( )A ．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B ．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C ．一根杆的长度静止时为l 0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l 0D ．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了答案：C解析：若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变。
3．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 ．0.9c答案：C解析：由Δt ′＝Δt1－⎝⎛⎭⎫vc 2得，3＝51－⎝⎛⎭⎫vc 2，解得v ＝0.8c 。
4．A 、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且v A >v B ，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是( )A ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比B 飞机上的人观察到的大 B ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比B 飞机上的人观察到的小C ．两飞机上的人观察到足球场的长度相同D ．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同 答案：BD 解析：由l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫vc 2(其中l 0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，选项B 正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同。
高中物理选修3-4 第十五章 相对论简介 章末测评
第十五章测评(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。
每小题至少有一个选项是正确的)1.下列关于经典力学的评价正确的是()A.经典力学揭示了自然界的所有运动规律B.经典力学的时空观符合我们周围的客观事实是完全正确的C.经典力学只适用于宏观低速现象D.经典力学既然有误,那就不能再用来解决我们日常生活中的问题答案：C2.爱因斯坦相对论的提出,是物理学思想的重大革命,因为它()A.揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B.借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C.否定了牛顿力学的原理D.修正了能量、质量互相转化的理论答案：A3.下列哪些事件或现象支持了广义相对论()A.星光经过太阳时发生弯曲B.钟慢效应C.尺缩效应D.引力红移答案：AD4.在狭义相对论中,下列说法正确的是()(1)一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速;(2)质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对状态而改变的;(3)惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时,会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。
A.(1)(3)是正确的B.(1)(2)是正确的C.(1)(2)(3)是正确的D.(2)(3)是正确的答案：C5.关于质量和长度,下列说法正确的是()A.物体的质量与位置、运动状态无任何关系,是物体本身的属性B.物体的质量与位置、运动状态有关,只是在速度较小的情况下,其影响可忽略不计C.物体的长度与运动状态无关,是物体本身的属性D.物体的长度与运动状态有关,只是在速度较小的情况下,其影响可忽略不计答案：BD6.关于E=mc 2,下列说法正确的是( )A.质量为m 的物体,就储存有mc 2的能量B.质量为m 的物体,对应着mc 2的能量C.如果物体质量减少Δm ,就将该质量转化为mc 2的能量D.如果物体质量减少Δm ,就将产生Δmc 2的能量答案：BD7.火箭以35c 的速度飞离地球,在火箭上向地球发射一束高能粒子,粒子相对地球的速度为45c ,其运动方向与火箭的运动方向相反。
2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十五章 相对论简介》《第四节 广义相对论简介》单元测试4解析
2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十五章相对论简介》《第四节广义相对论简介》单元测试试卷【4】含答案考点及解析班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上一、选择题1.如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是() (填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距B．用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的C．在水中a光的速度比b光的速度小D．在水中a光的临界角大于b光的临界角E．若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是a光F．a比b更容易发生衍射现象【答案】ADF【解析】试题分析：根据光路可逆和斯涅尔定律，假设a为红光，b为紫光，红光的波长最长，在介质中的速度最大，临界角最大，不易发生全反射，衍射本领最强。
据此可判断选项C、E错误、D、F正确。
波长越长，干涉条纹间距越大，选项A正确。
光的衍射条纹宽度不均匀，选项B错误。
考点：本题考查光的折射、衍射、干涉、全反射等知识。
2.在LC电路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是()A．电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期B．当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零C．提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大D．要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积【答案】D【解析】电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，A错误；电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，B错误；振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C错误；提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C，达到增大振荡频率的目的，D正确．思路分析：电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间，电容器完成了放电和反向充电过程，时间为半个周期，电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，提高振荡频率，就是减小振荡周期，可通过减小电容器极板正对面积来减小电容C，达到增大振荡频率的目的，试题点评：本题考查了电磁振荡过程中周期的概念以及影响周期的因素3.如图15－2所示为一直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°。
人教版高中物理选修3-4：第十四章-第十五章《电磁波》《相对论简介》章末测试.docx
高中物理学习材料唐玲收集整理《电磁波》《相对论简介》章末测试说明：本测试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，考试时间90分钟，满分100分．第Ⅰ卷(选择题)一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分．每小题至少有一个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)1．在电视发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光转化为电信号，这一过程完成了( )A．电、光转化B．光、电转化C．光、电、光转化D．电、光、电转化答案 B2．太阳表面温度约为6000 k，主要发出可见光；人体温度约为310 k，主要发出红外线；宇宙间的温度约为 3 k，所发出的辐射称为“3 k背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热．若要进行“3 k背景辐射”的观测，应选择下列哪一个波段( ) A．无线电波B．紫外线C．X射线D．γ射线解析由题意可知物体的温度越高，辐射电磁波的波长越短，频率越高，所以“3 k背景辐射”的电磁波应比人体辐射的电磁波的频率还低，即无线电波．答案 A3．为了体现高考的公平、公正，很多地方高考时在考场使用手机信号屏蔽器，该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描．该扫描速度可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰，手机不能检测从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立连结，达到屏蔽手机信号的目的，手机表现为搜索网络无信号、无服务系统等现象．由以上信息可知( )A．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了B．电磁波必须在介质中才能传播C．手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的解析电磁波在空间的存在，不会因手机信号屏蔽器而消失，故A错．电磁波可以在真空中传播，B错．由题意知手机信号屏蔽器工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描，干扰由基站发出的电磁波信号，使手机不能正常工作，故C错误、D正确．答案 D4．如图所示为LC振荡电路在电磁振荡中电容器极板间电压随时间变化的U—t图象( )A．t1～t2时间内，电路中电流不断变大B．t2～t3时间内，电场能越来越小C．t3时刻，磁场能为零D．t3时刻，电流方向要改变解析在LC振荡电路中当电容器极板上电压减小的过程，就是电场能减小的过程，就是电流增大的过程，电场能最小时，磁场能就最大，t1～t2时间内电势差不断增大，电流不断减小，故A选项错误；t3时刻电势差为零，电流最大，磁场能最大，故C选项错误；t3～t4时间内电容器从放电到充电的过程电流方向不变，故D选项错误．答案 B5．(多选题)近年来高速发展的PDP(Plasma Display Panel)等离子显示屏，可以制造出大屏幕悬挂式彩色电视机，使电视机屏幕尺寸更大，图像更清晰，色彩更鲜艳，而本身的厚度只有8 cm左右．等离子显示屏PDP是一种以等离子管作为发光元件，并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕．每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体，管的两端各有一个电极，在两个电极间加上高电压后，封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线，它激发显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光．每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化的组合，便形成了各种灰度和色彩的图像，则( )A．等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的外层电子受到激发而发光B．等离子管发光的微观机理是通过高电压使低压氖氙气体原子的内层电子受到激发而发光C．该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的荧光效应D．该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的化学作用解析根据紫外线的产生机理、特点及应用可知是某种看不见的射线使荧光粉发光，看不见的射线应是紫外线，使荧光粉发光，这是紫外线的荧光效应．紫外线作为电磁波家族中的一员，它的产生机理与可见光和红外线的产生机理是相同的，都是原子的外层电子受到激发后产生的，所以正确的选项是A、C.答案AC6．发射电视信号时通常采用波长较短的米波，在高楼密集的城市楼群中，电视机上经常出现重影，当电视天线接收到强信号后，接着又接收到弱信号，屏幕上出现强弱交替的影像，这是由于( ) A．电磁波的干涉B．电磁波的衍射C．电磁波的反射D．电磁波的折射解析直接接收的是强信号，经反射后再由天线接收到弱信号，故出现重影．答案 C7．如图所示，LC 回路中振荡周期为2 s ，通过P 点的电流按正弦规律变化，且把通过P 点向右流动的电流方向规定为正方向，从电容器上极板带正电，且电荷量最大开始计时，那么( )A ．0.5～1 s 内，电容器C 在放电B ．0.5～1 s 内，C 上极板带正电C ．1～1.5 s 内，Q 点比P 点电势高D ．1～1.5 s 内，磁场能正转化为电场能解析 当电容器上极板带正电，而且最大开始，电容器开始放电，经过14周期放电完毕，即0～0.5 s 放电，0.5～1.0 s 电容器充电，1.0～1.5 s 电容器反向放电，1.5～2.0 s 电容器充电，1.0～1.5 s 电容器下极板带正电，Q 点比P 点电势高，C 选项正确．答案 C8．下列关于变化的磁场产生电场的说法中正确的是( )A ．在变化的磁场中放一段导体，导体中的自由电荷不会定向移动B ．在变化的磁场中放一个闭合回路，电路中将会产生感应电流C ．变化的磁场产生电场，电场的电场线不闭合D ．变化的磁场产生电场，这个电场与静电场相同答案 B9．手机A拨手机B时，手机B发出铃声屏上显示A的号码．若将手机A置于一真空玻璃罩中，用手机B拨叫手机A，则( ) A．能听到A发出的铃声，并看到A显示B的号码B．不能听到A发出铃声，但看到A显示B的号码C．能听到A发出铃声，但不能显示号码D．既不能听到A发出铃声，也不能显示号码答案 B10．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，场外有一带正电的粒子(重力不计)静止在某点处，当磁场均匀增强时，该粒子的运动情况是( )A．仍静止在某点处B．将做匀速运动C．将做加速运动D．以上说法均不对解析当磁场增强，将在周围空间产生电场，带正电的粒子在电场力作用下做加速运动，故C选项正确．答案 C第Ⅱ卷(非选择题)二、计算题(本题包括4小题，共50分，计算题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)11．(10分)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4 s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图①；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图②.问：雷达在何处发现了目标？目标与雷达相距多远？解析(1)雷达朝东方发射电磁波时，没有反射回来的信号，向西方发射时，有反射回来的信号，所以目标在西方．(2)d＝ct2＝3×108×2×10－4×102m＝300 km.答案(1)西方(2)300 km12．(12分)在电视节目中，我们经常看到主持人与派到热带地区的记者通过同步通信卫星通话，他们之间每一问一答总是迟“半拍”，这是为什么？如果有两个手持卫星电话的人通过同步通信卫星通话，一方讲话，另一方至少要等多长时间才能听到对方的讲话？(已知地球的质量为6.0×1024 kg，地球半径为6.4×106 m，万有引力常量为6.67×10－11 N·m2·kg－2)解析主持人与记者之间通话的不合拍是因为电磁波是以有限的速度在空中传播的，利用电磁波传递信息是需要时间的．设同步卫星高度为H ，由万有引力定律及卫星做圆周运动的规律可得GMm (R ＋H )2＝m 4π2T 2(R ＋H ) H ＝ 3GMT 24π2－R ＝3.6×107m 则一方讲话，另一方听到对方讲话的最短时间t ＝2H c＝0.24 s. 答案 原因见解析 0.24 s13．(14分)(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103 m/s ，求其静止质量为运动质量的百分之几？(2)星际火箭以0.8c 的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？解析 (1)设冥王星的静止质量为m 0，运动质量为m ，由公式m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可得m 0m ＝m 0m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫4.83×1033.0×1082×100%＝99.9999%.(2)设星际火箭的静止质量为m 0′，运动质量为m ′，则m 0′m ′＝m 0m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫0.8c c 2＝0.6.答案 (1)99.9999% (2)0.6倍14．(14分)太阳在不断地辐射能量，因而其质量不断地减少．若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J ，试计算太阳在一秒内失去的质量．估算5 000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027t 比较之．解析 根据相对论的质能关系式E ＝mc 2，可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即ΔE ＝Δmc 2. 由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其每秒内失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4×1026(3×108)2kg ＝49×1010 kg 5 000年内太阳总共减少的质量为：ΔM ＝5 000×365×12×3 600×49×1010 kg ＝3.504×1020 kg 与总质量的比值为：P ＝ΔM M ＝3.504×10202×1027×103＝1.752×10－10 这个比值是十分微小的．答案 49×1010kg 3.504×1020kg 1.752×10－10，消耗的质量可以忽略。
人教版高中物理选修3-4第十五章 相对论简介单元检测.docx
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）物理人教3-4第十五章相对论简介单元检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分)1．下列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C．物体运动的速率接近于真空中的光速D．能量的不连续现象2．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是()A．牛顿发现了万有引力定律B．洛伦兹发现了电磁感应定律C．光电效应证实了光的波动性D．相对论的创立表明经典力学已不再适用3．经典力学的局限性有()A．经典力学没有局限性B．经典力学的应用受到物体运动速率的限制，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了C．经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象D．经典力学的时间和空间分离的观点不对4．下列说法正确的是()A．在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界C．相对论的出现否定了经典力学理论D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型5．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，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动()A．你的质量在减少B．你的心脏跳动在慢下来C．你永远不能由自身的变化知道你是否在运动D．你在变大6．一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是()A．如果向东跳得最远，则船向东行驶B．如果向东跳得最近，则船向东行驶C．他向各个方向跳的最大距离相同，但不能由此判断船行方向D．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向7．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．0.98．下列哪些不是“相对论”的内容()A．狭义相对性原理B．“尺缩效应”C．时钟变慢D．质量不变是物体的固有属性，与运动状态无关9．下列说法中正确的是()A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向红端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越慢D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的10．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′。
2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十五章 相对论简介》课后练习试卷【1】含答案考点及解析
2018-2019年高中物理人教版《选修3-4》《第十五章相对论简介》课后练习试卷【1】含答案考点及解析班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上一、选择题1.关于公式v＝λf，正确的说法是()．A．v＝λf适用于一切波B．由v＝λf知，f增大，则波速v也增大C．v、λ、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD．由v＝λf知，波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小【答案】AC【解析】因波速公式具有普遍意义，故A对；波的频率由波源决定，故C对．2.过量接收电磁辐射有害人体健康．按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过某一临界值W。
若某无线电通讯装置的电磁辐射功率为P，则符合规定的安全区域到该通讯装置的距离可能为( )A．B．C．D．【答案】CD【解析】由题意知，不符合规定的区域与安全区域的临界面为一球面，设其半径为R，则有球面积，，所以。
思路分析：利用球面辐射，能量以球面的形式向外释放，总能量除以表面积即为单位面积接收到的电磁辐射。
试题点评：考查电磁波的吸收、球面辐射的计算3.主要用于测距和定位的电磁波技术是（）A．无线电广播B．移动电话C．电视D．雷达【答案】D【解析】试题分析：A、无线电广播是以无线电波为传输广播节目载体的广播方式；错误B、移动电话是便携式电话终端，不能用于测距和定位；错误C、电视是传送活动的图像画面和音频信号，即电视接收机，也是重要的广播和视频通信工具；错误D、雷达的工作原理是：发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息；正确故选D考点：电磁波的应用点评：对于电磁波的基础知识要加强理解和应用，了解生活中电磁波的应用实例。
高中物理人教版选修34第15章《相对论简介》课件+强化
第十五章 第三、四节基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1.如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行(如图)，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动( )A ．你的质量在增加B ．你的心脏跳动在慢下来C ．你在变小D ．你永远不能由自身的变化知道你的速度答案：D2．(福州八县一中2013～2014高二下学期期末联考)以下说法正确的是( )A ．根据爱因斯坦的相对论，我们之前所学的物理知识、规律都是错误的B ．爱因斯坦提出的质能方程E ＝mc 2，表明任何物体的能量都与其质量成正比C ．牛顿力学适用于宏观、低速的物体D ．若在一艘正以光速前进的飞船上，沿着前进方向发出一束激光，则在地面上观测这束激光，它的速度将是光速的两倍答案：C3．设想有一艘飞船以v ＝0.8c 的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c ，从地面上的人看来，物体的速度为( )A ．1.7cB ．0.1cC ．0.99cD ．无法确定答案：C解析：根据相对论速度变换公式：u ＝u ′＋v 1＋u ′v c 2，得u ＝0.8c ＋0.9c 1＋0.8c ×0.9c c 2＝0.99c ，故选项C 正确。
4．一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是( )A ．如果向东跳得最远，则船向东行驶B ．如果向东跳得最近，则船向东行驶C ．他向各个方向跳的最大距离相同，不能由此判断船行方向D ．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向答案：C解析：根据广义相对性原理可判C 选项正确。
5．下列说法中正确的是( )A ．物体的引力使光线弯曲B ．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C ．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D ．广义相对论可以解释引力红移现象答案：ACD解析：根据广义相对论的几个结论可知，选项A 、C 、D 正确，B 错误。
高中物理第十五章相对论简介章末小结课件新人教版选修3_4
相对论的时空观
简相 对 论狭义相对论的其它结论相 相质对 对能论 论方速 质程度 量：变 ：E＝换mm＝公c2式：1m－u0＝vc1u2＋′u＋′c2vv 介广义相对论简介两 几个个基结本论原强物理引质力广的等场义引效附相力原近使对理的光性时原线间理弯进曲程会变慢
• (1)“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测量的长度 要短一些，这种长度收缩并非幻觉，并非看上去短了，它的确变短 了，它与物体的具体组成和结构无关，当物体运动的速度越接近光 速，这种收缩效应就变得越显著。
• (2)在具体计算中要明确，长度收缩指的是只在物体运动方向上的长 度收缩，在垂直于运动方向上的长度没有变化。
规律方法
• 狭义相对论问题的求解技巧 • 1．解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手： • (1)令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置变化。 • (2)结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间。 • (3)光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生。
• 2．解决长度的相对性问题，应当注意
• 解析：电磁波是一种波，波能发生干涉、衍射现象，A错误。遥控 器通过发出的红外线来遥控电视，而非紫外线，B错误。地面监测 站发出电磁波，由于多普勒效应，地面监测站接收到的反射波的频 率也会发生相应的变化，根据这种变化可以确定遥远天体相对于地 球的速度，C正确。光在真空中的传播速度是一个定值，与惯性参 照系的选取无关，D错误。
• 3．解决时间间隔的相对性应注意
• (1)“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的一种效应，不要 认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化。
• (2)运动时钟变慢完全是相对的，在它们上面的观察者都将发现对方 的钟变慢了。
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人教版高中物理选修3-4第15章相对论简介章末分层突破教学案
章末分层突破[自我校对] ①u ＝v ±u ′ ②l ＝l 01－v 2c 2 ③Δt ＝Δτ01－v 2c 2④u ＝v ＋u ′1＋v u ′c 2 ⑤m ＝m 01－v 2c 2⑥E ＝mc 21.“在经典物理学中，如果两个事件在一个参考系中被认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的；而根据爱因斯坦的两个假设，同时是相对的．2．“长度”的相对性一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．如果与杆相对静止的人认为杆长是l 0，与杆相对运动的人认为杆长是l ，则两者之间的关系为：l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2. 3．“时间间隔”的相对性在相对事件发生地运动的参考系中观察，时间进程变慢，相对事件发生地静止的人认为两个事件时间间隔为Δτ，相对事件发生地以速度v 运动的观察者测得的时间间隔为Δt ，则两者之间关系为：Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2.在6 000 m 的高空大气层中产生了一个π介子，以速度u ＝0.998c 飞向地球，π介子在自身静止参照系中的寿命为τ0＝2×10－6 s ，问在地球上的观察者和π介子静止参考系中的观察者看来，π介子能否到达地球？【解析】 在地球参照系，根据时间间隔的相对性有： Δt ＝τ01－u 2c 2地球上的观察者得到π介子的寿命为 Δt ＝τ01－u 2c 2＝2×10－61－(0.998)2s ＝3.16×10－5s 飞行距离：d ＝u Δt ＝9 461 m ＞6 000 m所以π介子可以到达地球．在π介子静止参照系，根据长度的相对性 l ＝l 01－u 2c 2则π介子到地球的距离为 l ＝l 01－u 2c 2＝6 000×1－0.9982 m ＝379 m需要时间t ＝l u ＝3790.998×3×108s ＝1.27×10－6s ＜2×10－6s 所以π介子可以到达地球． 【答案】 可以到达某列长为100 m 的火车若分别以v 1＝30 m/s 和v 2＝2.7×108 m/s 的速度做匀速直线运动，则对地面的观察者来说其长度分别缩短了多少？【解析】 l 0＝100 m当火车以v 1＝30 m/s 的速度运动时， l 1＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v 1c 2＝100×1－⎝ ⎛⎭⎪⎫303×1082 m 其长度缩短了Δl 1＝l 0－l 1＝0.5×10－12 m当火车以v 2＝2.7×108 m/s 的速度运动时， l 2＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v 2c 2＝100×1－⎝ ⎛⎭⎪⎫2.7×1083×1082 m ＝43.6 m 其长度缩短了Δl 2＝l 0－l 2＝56.4 m. 【答案】 0.5×10－12 m 56.4 m经典时空观和相对论时空观的比较狭义相对论的其他结论 1.相对论速度变换公式：u ＝1＋u ′v c 2. 2．相对论质量：m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2.3．质能方程：E ＝mc 2或ΔE ＝Δmc 2. 4．物体运动的动能 E k ＝E －E 0＝mc 2－m 0c 2＝m 0c 21－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2－m 0c 2.当v ≪c 时，E k ＝12m 0v 2.设想有一粒子以0.05c 的速率相对实验室参考系运动，此粒子衰变时发射一个电子，电子的速率为0.80c ，电子速度的方向与粒子运动方向相同，试求电子相对实验室参考系的速度．【解析】 取实验室为S 系，运动粒子为S ′系，则S ′系相对S 系的速度v ＝0.05c .题中所给的电子速率是电子相对衰变粒子的速率，故u ′＝0.80c .根据分析，由速度变换公式可得电子相对S 系的速度为u ＝u ′＋v1＋u ′v c 2＝0.82c . 【答案】 0.82c一电子(m 0＝9.1×10－31 kg)以0.99c 的速率运动．求： (1)电子的总能量是多大？(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？【解析】 (1)根据相对论质量公式： m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2＝9.1×10－311－⎝ ⎛⎭⎪⎫0.99c c 2kg ＝6.45×10－30 kg电子总能量为E ＝mc 2＝6.45×10－30×(3×108)2 J＝5.8×10－13 J.(2)电子经典力学的动能为E k ＝12m 0v 2 电子相对论的动能为E k ′＝12m v 2 它们之比为：E k E k ′＝12m 0v 212m v 2＝m 0m ＝1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2＝0.14.【答案】 (1)5.8×10－13J (2)0.141.如图15-1所示，两艘飞船A 、B 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v 接近光速c)．地面上测得它们相距为L ，则A 测得两飞船间的距离______(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B 向A 发出一光信号，A 测得该信号的速度为________.图15-1【解析】 根据长度的相对性得L ＝L 01－(v c )2所以A 测得两飞船间的距离L 0＝L 1－(v c )2＞L .根据狭义相对论的基本假设，光信号的速度为光速c.【答案】 大于 c2.如图15-2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________先被照亮．图15-2【解析】 以列车为参考系，塔A ，B ，C 向左高速运动，列车中的观测者认为光从B →A 的距离大于光从B →C 的距离，由t ＝lc 知，光从B →C 用时短，C 先被照亮．【答案】 C3．电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A ．电磁波不能产生衍射现象B ．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C ．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D ．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的E ．远处射来的星光经过太阳附近时发生偏斩 【解析】 根据电磁波的特点解题．干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A 错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B 错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度，选项C 正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D 正确．由广义相对论的结论知E 正确．【答案】 CDE4．某人测得一静止棒长为l ，质量为m ，于是求得此棒线密度为ρ. (1)假定此棒以速度v 在棒长方向上运动，此人再测棒的线密度应为多少？ (2)若棒在垂直长度方向上以速度v 运动，它的线密度又是多少？(线密度ρ＝m l )【解析】 (1)当棒沿棒长方向运动时棒的长度变小，质量变大．m ′＝m1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，l ′＝l 1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2， ρ′＝m ′l ′＝m l ·11－(v c )2＝ρ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2.(2)当棒在垂直长度方向上运动时，棒的长度不变，质量变大． m ″＝m 1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，l ″＝l ，所以ρ″＝ρ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2. 【答案】 (1)ρ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2 (2)ρ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 25．宇航员在地面上将两只钟校准到零时刻(如图15-3甲所示)，其中一只留在地面上，另一只跟随宇航员一起乘坐高速飞行的飞船．从零时刻开始计时，宇航员根据随身携带的手表指示，经过了半个小时，宇航员观察飞船内钟的分针指示可能是____________图，宇航员观察地面上钟的分针指示可能为____________图．图15-3【答案】 乙 丙我还有这些不足：(1) (2) 我的课下提升方案：(1) (2)。
高中物理 第15章 相对论简介单元综合检测 新人教版选修3-4(2021年整理)
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第十五章相对论简介（时间：50分钟满分:100分）一、选择题(每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确）1．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80％,即每秒24万千米。
下列结论正确的是（）A．在类星体上测得它发出的光的速度是（1＋80％）cB．在地球上接收到它发出的光的速度是（1－80％）cC．在类星体上测得它发出的光的速度是cD．在地球上测得它发出的光的速度是c2．下列说法正确的是（)A．在经典力学中,物体的质量是不随物体运动状态而改变的B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界,不适用于微观世界C．相对论的出现否定了经典力学理论D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法"是经典力学方法的典型3．如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行,你可以发觉（）A．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．你永远不能由自身的变化知道你的速度4．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的重大革命,因为它( ）A．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B．借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C．否定了牛顿力学的原理D．修正了能量、质量互相转化的理论5．下列说法中正确的是（)A．万有引力可以用狭义相对论作出正确的解释B．电磁力可以用狭义相对论作出正确的解释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6．用著名的公式E＝mc2（c是光速),可以计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量。
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第十五章 相对论简介 章末综合检测
(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
1．首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是( )
A ．牛顿、法拉第
B ．焦耳、奥斯特
C ．爱因斯坦、普朗克
D ．麦克斯韦、赫兹
答案：D
2．关于电磁波的应用，下列说法符合实际的是( )
A ．医院里常用X 射线对病房和手术室进行消毒
B ．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒
C ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
答案：BD 3.
图15－1
如图15－1所示为LC 回路中电流随时间变化的图象，规定回路中顺时针电流方向为
正．在t ＝34T 时，对应的电路是图15－2中的( )
图15－2 答案：B
4．“红外夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为( )
A ．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B ．一切物体均在不停地辐射红外线
C ．一切高温物体均在不停地辐射红外线
D ．“红外夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线
解析：选B.所有物体都发射红外线，因而红外夜视仪可以看清黑暗中的物体．
5．(2018年苏州高二检测)关于时间间隔的相对性，火车在高速前进时，下列说法中正确的是( )
A ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得快一些
B ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得慢一些
C ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得快一些
D ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得慢一些
答案：BD
6．一个物体静止时质量为m 0，能量为E 0；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 ＝mc 2
B ．物体速度为v 时动能E k ＝12
mc 2
C ．物体速度为v 时动能E k ＝12
m v 2 D ．物体速度为v 时动能E k ＝(m －m 0)c 2
解析：选AD.根据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E 0表示物体静止时的能量，m 0表示物体静止时的质量，如果速度为v 时的质量为m ，则速度为v 时物体的能量为mc 2，则此时物体的动能为E k ＝mc 2－m 0c 2，故选项A 、D 正确，B 、C 错误．
7．根据爱因斯坦质能方程，以下说法错误的是( )
A ．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等
B ．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小
C ．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的
D ．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大 解析：选C.根据Δ
E ＝Δmc 2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误．若地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将不断增大，D 正确．
8.
图15－3
如图15－3所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A 、B 、C 三个时钟，下列说法正确的是( )
A ．A 时钟走得最慢，
B 时钟走得最快
B ．A 时钟走得最慢，
C 时钟走得最快
C ．C 时钟走得最慢，A 时钟走得最快
D ．B 时钟走得最慢，A 时钟走得最快
解析：选C.A 、B 、C 在同一转盘上，它们的角速度相同，由v ＝r ·ω可知r 越大，线速
度v 越大．由Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭
⎫v c 2可知，v 越大，Δt 越大，也就是说钟走得越慢．从图中可以看出，A 时钟的线速度最小，C 时钟的线速度最大，故A 时钟走得最快，C 时钟走得最慢．
9.
图15－4
如图15－4所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )
A ．内部也是漆黑一片，没有任何光
B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出
C ．内部应该是很亮的
D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去
答案：BCD
10．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速．在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大( )
A ．摩托车
B ．有轨电车
C ．两者都增加
D ．都不增加
解析：选B.物体质量的增大只发生在给它不断输入能量而使速度增大的时候，水平速
度的增大是由本身提供能量，则物体质量不增加，即m ＝m 0/1－⎝⎛⎭
⎫v c 2与E ＝mc 2是统一的，故B 正确，A 、C 、D 错误．
11．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )
A ．洞口为椭圆形，长度变短
B ．洞口为圆形、长度不变
C ．洞口为椭圆形、长度不变
D ．洞口为圆形，长度变短
解析：选D.在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.
12．在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是( )
A ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C ．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D ．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了
解析：选BCD.因为表达式l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2和Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭
⎫v c 2，可知l ＜l 0和Δt ＞Δτ，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物体的长度越短，物理过程所经历的时间越长．故B 、C 、D 正确．
二、计算题(本题共4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)
13．(10分)某雷达站发射的电磁波频率与发射器中LC 振荡电路的频率相等，在该发射器的LC 振荡电路中，线圈的电感L 可以从0.4 mH 变到0.01 H ，电容器的电容C 可以从0.36 pF 变到1 μF ，那么，振荡电路的最大频率和最小频率各为多少？
解析：频率最大时，电容和电感都应最小，则：
f max ＝12πL 1C 1
＝12π0.4×10－3×0.36×10
－12 Hz ＝1.3×107 Hz 频率最小时，电容和电感都应最大，则
f min ＝12πL 2C 2
＝12π0.01×1×10
－6 Hz ＝1.6×103 Hz. 答案：1.3×107 Hz 1.6×103 Hz
14.
图15－5
(10分)如图15－5所示振荡电路中，线圈自感系数L ＝0.5 H ，电容器电容C ＝2 μF.现使电容器带电，从接通开关S 时刻算起：
(1)当t ＝3.0×10－2 s 时，电路中电流方向如何？
(2)经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？
解析：(1)LC 回路振荡的周期：
T ＝2πLC ＝2π0.5×2×10－6 s ＝6.28×10－3 s
当t ＝3.0×10－2 s 时，t ＝4.78T ，即434
T <t <5T ， 此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流顺时针．
(2)当接通开关S 时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时
t ＝T 4
＝1.57×10－3 s. 答案：(1)顺时针 (2)1.57×10－3 s
15．(10分)静止的μ子的寿命约为t 0＝2×10－6s.假设在8 km 的高空，由于τ介子的衰
变产生一个速度为v ＝0.998c 的 μ子，试论证此μ子有无可能到达地面．
解析：以地球为参考系，μ子的寿命为：
t ＝t 01－v 2c
2＝31.6×10－6s 所以x ＝v ·t ＝9.46 km ＞8 km
此μ子有可能到达地面．
答案：见解析
16．(10分)如果将电子由静止加速到速率为0.10c ，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c 加速到0.90c ，又需对它做多少功？
解析：由相对论的动能表达式和质速关系可得当电子速率从v 1增加到v 2时，电子动能的增量为
ΔE k ＝E k2－E k1＝(m 2c 2－m 0c 2)－(m 1c 2－m 0c 2)
＝m 0c 2(11－v 22c 2－11－v 21c
2)， 根据动能定理，当v 1＝0，v 2＝0.10c 时，
外力所做的功为
W ＝ΔE k ＝2.58×103 eV
当v 1＝0.80c ，v 2＝0.90c 时，
外力所做的功为
W ′＝ΔE k ′＝3.21×105 eV .
答案：2.58×103 eV 3.21×105 eV。