2019-2020学年高中物理第15章相对论简介课时作业18含解析新人教版选修3- 5页

相对论简介 ‎1．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的(　　)‎ ‎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．仅①③是正确的　　　　 B．仅①②是正确的 C．①②③是正确的 D．仅②③是正确的 解析　根据狭义相对论的速度叠加公式可知，光速是物体的极限速度，①对，由质速方程、长度的相对性和时间间隔的相对性可知，②③均对．‎ 答案　C ‎2．如果牛顿运动定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中不正确的是(　　)‎ A．牛顿运动定律也同样成立 B．牛顿运动定律不能成立 C．A和B两个参考系中，一切物理规律都是相同的 D．参考系B也是惯性参考系 解析　根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，则A、C、D项正确，故选B项．‎ 答案　B ‎3．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为(　　)‎ A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c 解析　根据光速不变原理可知壮壮观测到的光束传播速度为c.‎ 答案　D ‎4．惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是(　　)‎ 5‎ 解析　根据长度的相对论，得沿着自身长度方向运动的物体，其长度比静止时小，在垂直方向没有变化．‎ 答案　C ‎5．对于公式m＝，下列说法中正确的是(　　)‎ A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量 B．当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用 C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动 D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化 解析　公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B项错误，C、D项正确．‎ 答案　CD ‎6．电子的电荷量为1.6×10－19 C，质量为9.1×10－31 kg，一个电子被电压为106 V的电场加速后，关于该电子的质量和速度，以下说法正确的是(　　)‎ A．电子的质量不变 B．电子的质量增大 C．电子的速度可以达到1.9c D．电子的速度不可能达到c 解析　电子经高电压加速后，速度增大，但不可能达到c，由狭义相对论可知，电子的速度增大，质量增大，故B、D项正确．‎ 答案　BD ‎7．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 5‎ 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　因为表达式l＝l0和Δt＝，可知l＜l0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项正确．‎ 答案　BCD ‎8．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长度方向在其上空高速飞过，且vA>vB，在飞机上的人观察结果正确的是(　　)‎ 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宽度比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 解析　由l＝l0可知，运动的观察者的速度越大，观察到的长度变得越短，而宽度不变，故D项正确．‎ 答案　D ‎9．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　根据ΔE＝Δmc2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A项正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故B项正确，C项错误．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项正确．‎ 答案　C ‎10．一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Ek，下列说法正确的是(　　)‎ A．物体速度为v时能量E＝mc2‎ B．物体速度为v时动能Ek＝mc2‎ C．物体速度为v时动能Ek＝mv2‎ D．物体速度为v时动能Ek＝(m－m0)c2‎ 5‎ 解析　根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E0表示物体静止时的能量，m0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mc2，则此时物体的动能为Ek＝mc2－m0c2，故选项A、D正确，B、C项错误．‎ 答案　AD ‎11．(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m0，运动质量为m，‎ 由公式m＝可得 ＝×100%＝99.9999%.‎ ‎(2)设星际火箭的静止质量为m′0，运动质量为m′，‎ 则＝＝0.6.‎ 答案　(1)99.9999%　(2)0.6倍 ‎12．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4×1026 J，试计算太阳在一秒内失去的质量．估算5000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027 t比较之．‎ 解析　根据相对论的质能关系式E＝mc2，‎ 可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即ΔE＝Δmc2.‎ 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＝＝＝×1010 kg ‎5000年内太阳总共减少的质量为：‎ ΔM＝5000×365×12×3600××1010 kg＝3.504×1020 kg 与总质量的比值为：‎ ＝＝1.752×10－10‎ 这个比值是十分微小的．‎ 5‎ 答案　×1010 kg　3.504×1020 kg　1.752×10－10，消耗的质量可以忽略 5‎