选修3-4第15章《相对论简介》单元测试

1/6第15章《相对论简介》单元测试题一．选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）1．提出光的波动说的科学家是（）A．牛顿B．爱因斯坦C．惠更斯D．格里马第2．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24万公里。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．在地球上接受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．在地球上上测得它发出的光的速度是c3．如果你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．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．以上三种变化同时发生E．你永远不能由自身的变化知道你的速度4．一根10m长的梭镖以相对论速度穿过一根10m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况？（）图6－3－12/6A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来[来源:学|科|网]C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．所有这些都与观察者的运动情况有关5．某激光器的功率是P，辐射光的波长λ，频率为υ，则激光器每1s内辐射的光子数为（）A．hcPB．hPC．chPD．hP6．一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7．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8．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。下面的哪种说法是正确的？（）A．同样的公式E=mC2也可以用来计算一个手电筒发出一定能量光时所丢失的质量B．公式E＝mC2适用于核反应堆中的核能，不适用于电池中的化学能C．只适用于计算核反应堆中为了产生一定的能量所需消耗的质量3/6D．公式E＝mC2适用于任何类型的能量。9．世界上有各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟。既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢。这种说法是：（）A．对的，对各种钟的影响必须相同B．不对，不一定对所有钟的影响都一样10．在地面上观测一个物体，由于物体以一定速度运动，发现该物体质量比静止时的质量增加了10%，求在地面上观测时，此物体相对于静止时的尺度在运动方向上缩短了百分之几？（）A．91％B．10％C．18％D．9.1％二．填空题（本题共3小题，共18分）11．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=2.90×10-3mK。那么：⑴老鼠发出最强的热辐射的波长约为_________m．⑵老鼠发出的这种最强的热辐射每份能量子（光子）的能量是_______________J。12．以速度v绕地球旋转的人造卫星，它的时间Δt′和地球上同时测量的时间Δt关系是_____________________________；卫星上的长度l′，在地球上测量的长度是________________________。13．物体速度为___________c时的粒子的动能等于它的静止能量。（光速为c）三．综合题（本题14、15、16、17题各8分，18题10）14．我们能否取得大于光速c的速度？用激光器产生的光束照射月球时，在月球上形成一光斑，由于月球离地球的距离约为3.8×108m，所以只要令激光器以1弧度／秒这一不大的角速度转动，就可使月球上的光斑以大于光速c的速度移动。这与物质的运动速度不能超过光速这一相对论结论是否发生矛盾？4/615．一个以相对于实验室0.8c速度运动的粒子，飞行了3m后衰变，该粒子存在了多少时间？与该粒子一起运动的坐标系中来测量这粒子衰变前存在了多长时间？16．在地面上有一长l00m的跑道，运动员从起点跑到终点，用时l0s，现从以0.8C速度沿跑道向前飞行的飞船中观察：跑道有多长?17．一艘宇宙飞船的船身固有长度L0=90m，相对于地面以u＝0.8c的匀速度在一观测站的上空飞过(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少?(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少?18．太阳在不断地辐射能量，因而其质量也不断地减少。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5000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027t比较之。5/6参考答案：一．选择题1．C2．CD3．E4．D．5．A、D．6．B．7．C8．AD9．10．D二．填空题11．λm=9.4×10-6m，2.11×10－20J12．答：Δ＝Δ′．ttvc12()答：＝′．ll12()vc13．32c三．综合题14．答：狭义相对论指出任何物质(包括电磁场的能量)的运动速度都不能超过真空中的光速c。若按运动学公式v=Rω计算，那么光斑的速度就可以超过光速了。但应注意，这里的运动学公式实质上是从几何学公式S=R变化而来的，并不说明物体一定能达到按此公式计算出来的速度大小。更重要的一点是，月球上不同时刻、不同地点的光斑是由不同的激光束产生的。光斑不断产生，又不断消失，就产生光斑运动的感觉。前后两个光斑之间的距离不能说成是某个光斑移动距离。前后两个光斑间的距离被某个时间去除得到大于光速的数值是可能的，就象将北京与天津间的距离被一个极短的时间去除，可以得到大于光速的数值一样，但一个物体相对于任何参考系的运动速度决不会超过光速。15．831.25100.8tsc29217.510uttsc16．mcc.cull60801100122206/617．解：(1)712.2510Ltsu(2)712223.75101ttuc18．解：质量和能量之间有着紧密的联系，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△E可得其每秒内失去的质量为5000年内太阳总共减少的质量为：与总质量的比值为：这个比值是十分微小的。