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1、第五章综合测试答案解析一、1.【答案】D【解析】爱因斯坦提出的狭义相对论两条基本假设是：相对性原理与光速不变原理，其他内容均建立在这两点的基础之上；故选 D。2.【答案】D【解析】A、恒星质量越大寿命越短，故 A 错误；B、现在的天文学只探索到了宇宙很小的一部分，很多恒星未知，太阳并不是宇宙中最大的恒星，故 B 错误；C、恒星最终会变成黑矮星、白矮星、黑洞等，因此，恒星最终并不一定会变成黑洞，故 C 错误；D、太阳是离地球最近的恒星，故 D 正确。3.【答案】D【解析】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”，即洞口为圆形。4.【答案】C【解析】狭义相
2、对论的几个重要的效应：钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点；质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大。5.【答案】Cm =m02 v 1- c2 2 m0 1 3可得到 8v = c - = c - = c = 1 1 2.6 10 m/s m 2 2【解析】由相对论质速关系式 ，故选 C。6.【答案】A1t = t 【解析】利用相对论的重要结论，如时间变慢 2v1-c2、长度收缩假说c2L L0 1 2= - 、
3、质速关系式和0 1 2v质能关系式分析现象。A.由爱因斯坦的长度收缩原理c2L L0 1 2= - ，可知运动的速度 v 越大，测出的距离 Lv越短，则乙测得的 AB 间的距离小于甲测得的 AB 间的距离；故 A 正确。1t = t B.由时间变慢假说 2v1-c2，可知运动的速度 v 越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；故 B 错误。高中物理 必修第二册 1 / 5C.根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为 c；故 C 错误。D.甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为 c，距离恒定，则 AB 两处都是同时接收到闪光；故 D 错误。故选 A。7.【答案】B【解析
4、】设恒星“Gliese581”的质量为 M 恒，半径为 R，行星的为 M1，半径为 R1，地球的质量为 M2，半M m v2径为 R2，该 M M = ， R R = ，在行星“Gl-581c”发生卫星的第一宇宙速度，由 =1 : 2 6 :1 1 : 2 3: 2 G 1 m 1R R21 1GM GM v则该行星第一宇宙速度 v = 1 ，同理地球上发射卫星的第一宇宙速度 v = 2 ， 11 2R R v1 2 2= 2 ，所以 A选项错误；MmgG mg= 知， 1R2g2= ，如果人到了该行星，其体重是地球上的 2 2 2= ，如果人到了该行星，其体重是地球上的 2 2233倍，B
5、选项正确；由M M 4p r2GM T GM T2 2G 恒 = M ，解得该行星与“Gliese581”的距离是1 1恒 ，同理日地距离 太 故r = r = 331 2 2 21r T 1 4 2 2 4 2p p 1 1该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的0.31 13 倍，故 C 选项错误；由于该行星公转速率比地球233652大，地球上的米尺如果被带上该行星，相对该行星静止，其长度一定不改变，故 D 选项错误。8.【答案】D【解析】根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变，所以壮壮观测到该光束的传播速度为 c，所以 AB
6、C 错误，D 正确。9.【答案】Am【解析】根据爱因斯坦相对论的公式： m = 02 v 1- cm可知， m = 01 2 v 1- 1 c，所以：2 2 v 2.4m = m - = - =1 1 3 1 1.8 kg；当它的速度为 8v2 =1.810 m/s 时，质量为： 0 1 c 3m 1.8m = = =02 2 2 v 1.81 1- c 3- 2 2.25 kg，选 A。10.【答案】D【解析】发现总是来自于认识过程，观点总是为解释发现而提出的，主动认识世界，积极思考问题，追求解决（解释）问题，这是科学研究的基本轨迹。任何一个人对客观世界的认识都要受当时的客观条件和科学水平的
7、制约，所以所形成的“正确理论”都有一定的局限性，爱因斯坦的相对论是对牛顿力学理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战。则项错误，项正确；故选 D。高中物理 必修第二册 2 / 5二、11.【答案】BCDDt =【解析】按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A 错误；由Dt2 v 1- c可知，运动的时钟变慢了，2 v 但飞船中的钟相对飞船中的观察者静止，时钟准确，B 正确；由l l0 1= - c可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C 正确；当 v c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，D 正确；在宏观、低速情况下，经典力学仍适用，E 错误
8、。12.【答案】BCD【解析】黑洞之所以黑是因为光不能从其中射出，而不是内部没有光线，由于引力的作用，其光线弯曲程度很大，不能射出，因此内部应该很亮，当有一个小的星体经过黑洞时，由于黑洞质量很大，对小星体有很强大的万有引力，把小星体吸引进去，因此正确选项是 B、C、D。13.【答案】BDE2 v 【解析】由l l= 0 1- c（其中 l 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0效应越明显，即 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，A 错误 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，C 错误 D 正确；
9、因 A、B 两飞机有相对运动，所以 A 飞机上的人观察 B 飞机的长度和时间进程均有微小变化，E 正确。14.【答案】BD【解析】当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，由GMm v2= m 得R R2vGM= ，M 是行星的质量，R 是行星的半径，则得该行星与地球的第一宇宙速度之比R6GM GM 2为 v行 :v地 = : = ，故 A 错误；由万有引力近似等于重力，得 1.5R R 1GMmR2= mg ，得行星表面的重力加速度为gGM= ，则得该行星表面与地球表面重力加速度之比为R26GM GM 8g : g = : =行 地 ，所以如(1.5R) R 32 2
10、23果人到了该行星，其体重是地球上的 2倍，故 B 正确；根据万有引力提供向心力，列出等式GMm 4p r2= mr T2 2可得：rGMT2= 行星“G1-58lc”公转周期为 13 个地球日，将已知条件代入解得：行星“G1-58lc”的轨34p20.31(13)2道半径与地球轨道半径 r行 :r日地 = ，故 C 错误；根据相对论原理可知，由于该行星公转速度比3G 2365高中物理 必修第二册 3 / 5地球大，地球上的物体如果被带上该行星，其质量会稍有变化，选项 D 正确；故选 BD。15.【答案】ACE【解析】根据爱因斯坦的狭义相对论理论，光速是宇宙速度的极限，没有任何物质可以超越光速
11、，选项 A正确；如果中微子超光速被证实，那么爱因斯坦的经典理论将被改写，或者说爱因斯坦的相对论可能错了，但并不能说爱因斯坦的相对论将一无是处，选项 B 错误，C 正确；月全食是月食的一种，当月亮、地球、太阳完全在一条直线上的时候，整个月亮全部处在地球的影子里，月亮表面大都昏暗了，就是月全食，月全食是由于光的直线传播形成的，选项 D 错误；“红月亮”是太阳发出的一部分红光由于地球大气的折射作用折射到地球的后面去，如果恰好照到月亮上再被月亮反射到地球形成的，选项 E 正确。故选 ACE。16.【答案】ADE【解析】AB、哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系在远离我们，但不能说明我们就处于宇宙的中心
12、，只能说明我们与远处的星系存在相对运动，故 A 对、B 错；CD、“新星”和“超新星”是恒星消亡时的一种现象，故 C 错、D 对；E、“超新星”爆发后少数可能形成黑洞，E 正确。故选 ADE。三、r17.【答案】 2 v 1- c2 v 【解析】由相对论长度公式a = a 1- cm，相对论质量=m02 v 1- c，m0r2 v 1- m c r= = = a b v v 2 2 -1ab 1- c c18.【答案】（1） 2.2510-7 s（2）3.7510- s7【解析】（1）观测站测得船身的长度为v2L = L0 1- 2 = 90 1- 0.8 m = 54 m ，2cL 54 m
13、通过观测站的时间间隔为 Dt = = = 2.2510-7 s 。v 0.8c（2）宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为L0 90 mDt = = = 3.7510 s 。-7v 0.8c19.【答案】（1）5.8710-8 s（2）15.849 m（3） 2.89810-11 J【解析】（1）粒子运动时，在和粒子相对静止的参考系中，粒子的寿命仍为t = 2.5610-8 s ，而此时在实验室中观察到的寿命应比大，高中物理 必修第二册 4 / 5满足tt 2.5610-8 = = s 5.8710 s 。-82 21- 0.9 v 1- c（2）平均距离d = yt = 0.9310 5.8710- m =15.849 m 。8 8（3）粒子的静止质量 0 273 9.1 10 kg 2.4843 10 kgm = - = - ，31 28
