高中物理人教版4本册总复习 学业分层测评2

学业分层测评(二十一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．爱因斯坦提出了质能方程，关于质能方程，下列说法正确的是()【导学号：23570161】A．质量和能量可以相互转化B．当物体向外释放能量时，其质量必定减小，且减小的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2C．如果物体的能量增加了ΔE，那么它的质量相应增加Δm，并且ΔE＝Δmc2D．质能方程揭示了质量和能量的不可分割性E．mc2是物体能够放出能量的总和【答案】BCD2．关于公式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c))2)，下列说法中正确的是()A．式中的m是物体以速度v运动时的质量B．式中的m0是物体以速度v运动时的质量C．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D．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，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动E．通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，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是物体的静质量；在运动速度v远小于光速时，经典力学依然成立，故选项B、C错而A、D、E对．【答案】ADE3．下列问题需要用相对论来进行解释的是()【导学号：23570162】A．嫦娥一号的运行轨迹的计算B．喷气式飞机的空中运行C．人造太阳的反应过程D．红矮星的演变过程E．星球引起的引力红移【解析】C选项中的过程属于微观的情况，D选项中的过程属于高速的情况．E项中属于广义相对于论的结论．【答案】CDE4．下列说法中正确的是()A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向紫端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越慢D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的E．引力不会对空间产生影响【解析】由广义相对论我们知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项C正确．【答案】ACD5．下列说法中正确的是()【导学号：23570163】A．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理B．在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系C．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理D．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理E．物体的运动速度不能无限增加【解析】由广义相对性原理和等效原理的内容知A、D正确．由狭义相对论结论知E正确．【答案】ADE6．已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为4×1026J，则可算出太阳的质量每秒减小约为________t.【解析】由质能方程ΔE＝Δmc2，得：Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,3×1082)kg＝×109kg＝×106t.【答案】×1067．一观察者测出电子质量为2m0，求电子速度为多少．(m0为电子的静止质量)【解析】电子的运动质量是静止质量的2倍，运用质量公式可解．m＝2m0，代入质量公式m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))，可得2m0＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2)).解得v＝eq\f(\r(3),2)c≈.【答案】8．如果将电子由静止加速到速率为，需对它做功多少？如果将电子由速率为加速到，又需对它做多少功？【导学号：23570164】【解析】对电子做的功，等于电子动能的增量，得：ΔEk＝Ek＝mc2－m0c2＝m0c2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,\r(1－\f(v2,c2)))－1))＝×10－31×(3×108)2×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,\r(1－)－1))J＝×10－16J≈×103eV.ΔEk′＝Ek2－Ek1＝(m2c2－m0c2)－(m1c2－m0c2)＝m2c2－m1c2＝m0c2eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,\r(1－\f(v\o\al(2,2),c2)))－\f(1,\r(1－\f(v\o\al(2,1),c2)))))＝×10－31×32×1016×(eq\f(1,\r(1－)－eq\f(1,\r(1－))J＝×10－14J≈×105eV.【答案】×103eV×105eV[能力提升]9．回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是速度增大使粒子质量________，粒子运动的周期与交变电压不再________，无法再加速．【解析】回旋加速器中带电粒子运动的周期为T＝eq\f(2πm,qB)，当粒子速度比较小时，可以认为其质量是不变的，那么其周期也不变．但当粒子的速度很大，接近光速时，其质量明显增大，周期也发生了明显变化，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速．【答案】增大同步10．火箭以eq\f(3,5)c的速度飞离地球，在火箭上向地球发射一束高能粒子，粒子相对地球的速度为eq\f(4,5)c，其运动方向与火箭的运动方向相反．则粒子相对火箭的速度大小为________．【解析】由v＝eq\f(u＋v′,1＋\f(uv′,c2))，可得－eq\f(4,5)c＝eq\f(\f(3,5)c＋v′,1＋\f(\f(3,5)cv′,c2))解得v′＝－eq\f(35,37)c，负号说明与v方向相反．【答案】eq\f(35,37)c11．地球上的一个观察者，看见一艘飞船A以×108m/s的速度从他身边飞过，另一艘飞船B以×108m/s的速度跟随A飞行，求：【导学号：23570165】(1)A上的乘客看到B的相对速度；(2)B上的乘客看到A的相对速度．【解析】(1)A上的乘客看地球以－×108m/s的速度向后运动，B在地面看以×108m/s的速度向前运动，则A上乘客看B的速度为u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))＝eq\f(－×108m/s＋×108m/s,1＋\f(－×108m/s×2×108m/s,3×108m/s2))＝－×108m/s.(2)B看A则相反，为×108m/s.【答案】(1)－×108m/s(2)×108m/s12．太阳在不断向外辐射能量，因而其质量也在不断减少，若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J，试计算太阳在1s内失去的质量．估算太阳在5000年内共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027t比较．【解析】由太阳在每秒钟辐射的能量可得，其在1s内失去的质量为Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026J,3×108m/s2)＝eq\f