2025年高二物理上學(xué)期單元測試（相對論簡介）一、選擇題（每題4分，共40分）下列關(guān)于牛頓力學(xué)時空觀的說法正確的是（）A.時間和空間是相互關(guān)聯(lián)的物理量B.物體的運(yùn)動狀態(tài)會影響時間流逝的快慢C.在不同慣性系中測量的光速值不同D.時間和空間的測量與觀察者的運(yùn)動無關(guān)愛因斯坦狹義相對論的兩個基本假設(shè)包括（）①在任何慣性系中，物理規(guī)律的形式相同②真空中的光速與光源運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)③物體的質(zhì)量隨速度增大而增加④引力場會導(dǎo)致時空彎曲A.①②B.②③C.①④D.③④地面觀察者測得某飛船以0.6c的速度向東飛行，飛船上的乘客同時觀察到飛船前后兩個信號燈亮起。若飛船頭部信號燈距離尾部100m（飛船參考系測量值），則地面觀察者會認(rèn)為（）A.頭部信號燈先亮B.尾部信號燈先亮C.兩燈同時亮起D.無法判斷先后順序一靜止時長為10m的飛船以0.8c的速度飛過地球，地面觀察者測量其長度為（）A.6mB.8mC.10mD.16.7m飛船上的時鐘記錄飛船飛行了5年，地面時鐘記錄這段時間為10年，則飛船的飛行速度為（c為光速）（）A.0.5cB.√3/2cC.0.8cD.0.9c關(guān)于質(zhì)能方程E=mc2，下列說法正確的是（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化B.物體運(yùn)動時的能量大于靜止時的能量C.質(zhì)量虧損必然伴隨能量釋放D.該方程僅適用于核反應(yīng)過程某粒子靜止質(zhì)量為m?，當(dāng)它以0.6c的速度運(yùn)動時，其相對論質(zhì)量為（）A.0.8m?B.1.25m?C.m?D.1.67m?下列現(xiàn)象中，不能用狹義相對論解釋的是（）A.μ子衰變壽命的延長現(xiàn)象B.星光在太陽引力場中的偏折C.粒子加速器中的能量轉(zhuǎn)化D.GPS衛(wèi)星的時鐘校準(zhǔn)在慣性系S中觀察到兩個事件同時發(fā)生在x軸上相距1000m的兩點(diǎn)，在相對S系沿x軸正方向勻速運(yùn)動的S'系中觀察到兩事件相距2000m，則S'系相對S系的速度為（）A.c/2B.√3/2cC.0.6cD.0.8c關(guān)于經(jīng)典力學(xué)與相對論的關(guān)系，下列說法正確的是（）A.相對論徹底否定了牛頓力學(xué)B.相對論適用于低速運(yùn)動，經(jīng)典力學(xué)適用于高速運(yùn)動C.經(jīng)典力學(xué)是相對論在低速條件下的近似D.兩者的時空觀沒有本質(zhì)區(qū)別二、填空題（每空3分，共30分）狹義相對論認(rèn)為，物理規(guī)律在所有________參考系中都具有相同形式；真空中的光速在任何慣性系中均為________m/s。一飛船以0.9c的速度相對地球運(yùn)動，飛船上的觀察者測量飛船長度為50m，則地球觀察者測量其長度為________m（結(jié)果保留一位小數(shù)）。地面觀察者測得某飛船以0.8c的速度飛行，飛船上宇航員完成一次實(shí)驗(yàn)用時10分鐘，則地面時鐘記錄該實(shí)驗(yàn)用時為________分鐘。兩慣性系S和S'沿x軸方向相對運(yùn)動，當(dāng)S系的t=0時刻，S'系的t'=0時刻，且兩系原點(diǎn)重合。若S'系相對S系的速度為0.6c，則當(dāng)S系中發(fā)生事件（x=100m，t=0）時，S'系中該事件的時空坐標(biāo)為x'=________m，t'=________s。靜止質(zhì)量為2kg的物體，若其動能等于靜止能量，則其運(yùn)動速度為________c（結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示）。介子的靜止壽命為2.6×10??s，當(dāng)它以0.99c的速度運(yùn)動時，在地面參考系中測量其壽命為________×10??s（結(jié)果保留一位小數(shù)）。廣義相對論的等效原理指出，________場與________場的局部效應(yīng)不可區(qū)分。三、計算題（共30分）（10分）某宇宙飛船以0.6c的速度離開地球，飛船發(fā)射一個相對飛船速度為0.8c的探測器：（1）若探測器沿飛船飛行方向發(fā)射，求其相對地球的速度；（2）若探測器沿反方向發(fā)射，求其相對地球的速度。（10分）在實(shí)驗(yàn)室中測得電子的速度為0.99c，電子靜止質(zhì)量m?=9.1×10?31kg，求：（1）電子的相對論質(zhì)量；（2）電子的動能（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（10分）設(shè)想一飛船以0.8c的速度從地球出發(fā)前往8光年外的某星球，求：（1）地球觀察者測量的飛行時間；（2）飛船觀察者測量的飛行時間；（3）飛船觀察者測量的地球與星球間的距離。四、簡答題（共20分）（10分）簡述同時性的相對性，并舉例說明其物理意義。（10分）分析GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中需要考慮相對論效應(yīng)的原因，并說明具體涉及哪些相對論效應(yīng)。參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、選擇題1.D2.A3.B4.A5.B6.C7.B8.B9.B10.C二、填空題慣性；3×10?21.816.7125；-2.5×10??√3/21.9引力；加速運(yùn)動三、計算題解：（1）由相對論速度變換公式：(u=\frac{u'+v}{1+\frac{u'v}{c^2}}=\frac{0.8c+0.6c}{1+\frac{0.8c\times0.6c}{c^2}}=0.946c)（5分）（2）(u=\frac{-0.8c+0.6c}{1+\frac{(-0.8c)\times0.6c}{c^2}}=-0.385c)（負(fù)號表示方向與飛船相反）（5分）解：（1）相對論質(zhì)量：(m=\frac{m_e}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}=\frac{9.1\times10^{-31}}{\sqrt{1-0.99^2}}\approx6.46\times10^{-30}\text{kg})（4分）（2）動能：(E_k=mc^2-m_ec^2=(6.46\times10^{-30}-9.1\times10^{-31})\times(3\times10^8)^2\approx5.0\times10^{-13}\text{J})（6分）解：（1）地球參考系時間：(t=\frac{l_0}{v}=\frac{8\text{光年}}{0.8c}=10\text{年})（3分）（2）飛船參考系時間：(t'=t\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}=10\times\sqrt{1-0.8^2}=6\text{年})（3分）（3）飛船測量距離：(l=l_0\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}=8\times0.6=4.8\text{光年})（4分）四、簡答題同時性的相對性是指在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運(yùn)動的慣性系中可能不同時發(fā)生。（4分）例如：地面觀察者看到高鐵車廂中央光源同時照亮前后壁，而站臺上的觀察者會看到光源先照亮后壁。（3分）該現(xiàn)象表明時間測量具有相對性，否定了牛頓的絕對時空觀，揭示了時空與運(yùn)動的關(guān)聯(lián)性。（3分）GPS系統(tǒng)需要考慮兩種相對論效應(yīng)