高中物理 第6章 经典力学与现代物理 6_2+6_3+6.4 狭义相对论的基本原理 爱因斯坦心目中的宇宙 微观世界与量

狭义相对论的基本原理 爱因斯坦心目中的宇宙 微观世界与量子论

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．(多选)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 ．牛顿通过实验证实了万有引力定律

C ．相对论的创立表明经典力学已不再适用

D ．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推广到高速领域

【解析】 万有引力定律是牛顿发现的，但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的，A 对，B 错；相对论并没有否定经典力学，经典力学对于低速、宏观物体的运动仍适用，C 错；狭义相对论的建立，是人类取得的重大成就，从而把物理学推广到高速领域，D 对．

【答案】 AD

2．A 、B 两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A ＞v B .在火箭A 上的人观察到的结果正确的是( )

A ．火箭A 上的时钟走得最快

B ．地面上的时钟走得最快

C ．火箭B 上的时钟走得最快

D ．火箭B 上的时钟走得最慢

【解析】 在火箭A 看来，地面和火箭B 都高速远离自已，由Δt ＝

Δt ′

1－⎝ ⎛⎭

⎪⎫v c 2

知，

在火箭A 上的人观察到的结果是地面和火箭B 的时钟都变慢了，且v A ＞v B ，故地面的时钟最慢，因此A 正确，B 、C 、D 错误．

【答案】 A

3．假设有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速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

C ．由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢

D ．这是神话，科学无法解释 【解析】 根据公式Δt ＝

Δt ′

1－⎝ ⎛⎭

⎪⎫v c 2

可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．

【答案】 C

4．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是( )

A ．这个人是一个矮胖子

B ．这个人是一个瘦高个子

C ．这个人矮但不胖

D ．这个人瘦但不高 【解析】 由公式l ＝l 0

1－v 2c

2可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运

动方向上，人的高度不变．

【答案】 D

5．(2016·攀枝花高一检测)关于爱因斯坦质能关系式，下列说法中正确的是( ) A ．E ＝mc 2中的E 是物体以光速c 运动的动能 B ．E ＝mc 2是物体的核能

C ．E ＝mc 2是物体各种形式能的总和

D ．由Δ

E ＝Δmc 2知，在核反应中，亏损的质量Δm 与放出的能量ΔE 存在一定关系 【解析】 爱因斯坦的质能关系E ＝mc 2，只是说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系．物体的能量增大了，质量也增大；能量减小了，质量也减小．故只有

D项是正确的，其他均错．

【答案】D

6．(多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点下列说法正确的有( )

A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收的

B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍

C．吸收的能量可以是连续的

D．辐射和吸收的能量是量子化的

【解析】根据普朗克的量子理论，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，故A、B、D均正确而C错．

【答案】ABD

7.如图6­2­2所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光行驶的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )

图6­2­2

A．c＋v c－v B．c－v c＋v

C．c c D．无法确定

【解析】根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确．【答案】C

8．通过一个加速装置对电子施加一个很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是( )

A．根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动

B．电子先做加速运动，后以光速做匀速直线运动

C．电子开始先近似于匀加速运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用

D．电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释

【解析】 电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为在它被加速的最初阶段做匀加速运动．随着电子的速度越来越大，接近光速时，相对论效应越来越大，质量加大，它不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用．综上所述，只有C 选项正确．

【答案】 C

[能力提升]

9．如图6­2­3所示，a 、b 、c 为三个完全相同的时钟，a 放在水平地面上，b 、c 分别放在以速度v b 、v c 向同一方向飞行的两枚火箭上，且v b ＜v c ，则地面的观察者认为走得最慢的钟为( )

图6­2­3

A ．a

B ．b

C ．c

D ．无法确定

【解析】 根据公式Δt ＝

Δt ′

1－⎝ ⎛⎭

⎪⎫

v c 2

可知，相对于观察者的速度v 越大，其上的时间

进程越慢，由v c ＞v b ＞v a ＝0，知c 钟走得最慢．

【答案】 C

10．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.8倍，此时质量

m 与原质量m 0的关系为( ) 【导学号：02690072】

A ．m ＝m 0

B ．m ＝0.5m 0

C ．m ＝1.155m 0

D ．m ＝5m 0

3

【解析】 由于电子的速度接近光速，所以质量变化明显，根据爱因斯坦狭义相对论中