物理必修 第二册第5章 科学进步无止境第1节 初识相对论同步练习题

5.1初识相对论基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．对于时空观的认识，下列说法正确的是（       ）

A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律

B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例

C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用

D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用

2．在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，以下对几位物理学家所做科学贡献的叙述正确的是（     ）

A．牛顿运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”

B．安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律

C．爱因斯坦创立相对论，提出了一种崭新的时空观

D．法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后，总结出了法拉第电磁感应定律

3．下列说法正确的是 （　　）

A．波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移

B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变大

C．光的偏振现象说明光是纵波

D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场

E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空的光速都是相同的

4．下列说法正确的是(　     )

A．雨后天空出现彩虹是光的衍射现象

B．相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的

C．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期

D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播

5．从牛顿到爱因斯坦，物理学理论发生了跨越式发展．下列叙述中与爱因斯坦相对论的观点不符合的是

A．高速运动中的尺子变长 B．高速运动中的时钟变慢

C．高速运动中的物体质量变大 D．光速是自然界中速度的极限

6．关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是（　　）

A．狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律

B．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律

C．牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律

D．牛顿物理学和狭义相对论都既适用于高速运动又适用于低速运动规律

7．如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m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(　　)

A．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

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

8．当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是

A．一切物体都在不停地发射红外线

B．紫外线有助于人体合成维生素D

C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等

D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同

9．美国全球定位系统卫星上要用一些装置去纠正卫星运动所造成的时间偏差，这一应用技术的理论来源是        （            ）

A．牛顿的经典力学理论

B．达尔文的进化论

C．爱因斯坦的相对论

D．普朗克的量子论

10．下列说法中正确的是________。

A．电磁波是纵波

B．单摆的摆长越长，摆动周期越小

C．照相机的镜头涂有一层增透膜， 利用的是光的衍射原理

D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的

11．下列说法正确的是（     ）

A．麦克斯韦预言和验证了电磁波的存在

B．只要有变化的电场，就一定有电磁波存在

C．狭义相对性原理是指一切物理规律在任何惯性系中具有相同的形式

D．接收电磁波时，通过调制来使接收电路中出现电谐振现象

12．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的革命和创新，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（   ）

A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的衍射现象

B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并通过实验加以证实

C．机械波和电磁波在介质中传播速度大小均只与介质有关．

D．根据狭义相对论的原理可知,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的

13．以下有关波动和相对论内容的若干叙述正确的是(　　)

A．单摆的摆球振动到平衡位置时，所受的合外力为零

B．光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的

C．波在传播的过程中，介质质点将沿波传播的方向做匀速运动

D．两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化

14．从狭义相对论出发，我们可以得到下列哪些结论（　　）

A．同时的绝对性

B．事件的因果关系可以颠倒

C．运动的时钟变快

D．物体质量随速度增大而增大

15．关于电磁波和相对论，下列说法正确的是（　　）

A．由于高频电磁波向外界辐射能量的本领更强，所以经过调制的高频电磁波才能把我们要发射的信号发射出去

B．电磁波是由恒定的电场和磁场产生的

C．研究高速火车的运动必须利用相对论的知识

D．研究速度远小于光速的粒子的运动利用相对论的知识

二、填空题（共4题）

16．设想一光子飞船以v=0.95C的速率相对于地球运动，若飞船上宇航员用测时器测他吸一支烟用去10 min，地球上的观测者测他吸一支烟用去________min.

17．如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上的人测得它们相距为L，则飞船A上的人测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，飞船A上的人测得该信号的速度为________。

18．下列说法正确的是__________．（填正确答案前标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．当声源相对于观察者远离时，观察者听到的声音频率会变低

B．光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率

C．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡特别明亮是光的全反射现象

D．雷达是利用电磁波中的长波来测定物体位置的无线电设备

E．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关

19．提出万有引力定律的科学家是____；提出相对论的科学家是____．

三、综合题（共4题）

20．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c)

21．(1)假设宇宙飞船是全封闭的，宇航员和外界没有任何联系，宇航员如何判断使物体以某一加速度下落的力到底是引力还是惯性力？

(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲吗？引力对光束的效应告诉我们什么？

22．简单分析伽利略相对性原理和爱因斯坦相对性原理的相同点和不同点．

23．一电子(m0＝9.1×10－31 kg)以0.99c的速率运动．问：

(1)电子的总能量是多大？

(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？

参考答案：

1．B

2．C

3．E

4．B

5．A

6．B

7．D

8．D

9．C

10．D

11．C

12．D

13．B

14．D

15．A

16．32

17．     大于；     c(或光速)

18．ACE

19．     牛顿     爱因斯坦

20．0.99995c

21．

(1)宇宙飞船中的物体受到以某一加速度下落的力可能是由于受到某个星体的引力，也可能是由于宇宙飞船正在加速飞行.两种情况的效果是等价的，所以宇航员无法判断使物体以某一加速度下落的力是引力还是惯性力，即一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系是等价的；

(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲，因为加速运动的参考系中出现的惯性力等效于引力，使得光线发生弯曲.引力对光束的效应说明，引力的存在使空间变形.

22．相同点：原理中参考系均指的是惯性系，也即牛顿运动定律在其中成立的参考系，或者是相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系，描述的物理规律对所有惯性系都是等价的；

不同点：伽利略相对性原理中的物理规律指力学规律，仅对低速物体适用；爱因斯坦相对性原理中的物理规律指的是一切物理过程的规律，这里的物理过程也包括光现象在内。

23．(1)5.8×10－13 J　(2)0.08