物理必修 第二册第1节 初识相对论精品备课课件ppt

5.1初识相对论  同步练习

一、选择题

1．下列说法正确的是（     ）

A．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量也不随运动状态而改变

B．在经典力学中,物体的质量随运动速度的增加而减小,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大

C．在经典力学中,物体的质量是不变的,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大

D．上述说法都是错误的

【答案】C

【解析】

由相对论质量公式可知物体的质量随速度的增大而增大；经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似．在狭义相对论的所有公式中，只要令v＜＜c，在数学上稍作变换，就会发现，它们将全部退化为牛顿的经典力学公式．故ABD错误，C正确；

故选C。

2.下列说法正确的是（     ）           

A. 由于相对论、量子论的提出，经典力学己经失去了它的意义
B. 经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C. 在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关

【答案】 D  

【解析】【解答】AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用。AB不符合题意；

C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变。C不符合题意；

D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，D符合题意。

故答案为：D

【分析】相对论和经典力学适用的范围不同；狭义相对论中物体的质量、长度和时间都与物体的运动状态有关。

3．如图所示，观察者乙乘坐速度为0.8c(c为光在真空中的速度)的列车追赶其正前方的观察者甲，甲乘坐的飞行器速度为0.5c。乙用列车车厢里的光源发出一束光和甲进行联络，由狭义相对论，甲和乙观测到该光束的传播速度分别为（　　）

A．0.2c，c B．0.3c，0.2c C．c，c D．1.3c，0.3c

【答案】C

【详解】

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。所以宝宝观测到该光束的传播速度为c，所以ABD错误，C正确。故选C。

4.如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（        ） 

A. 甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
B. 甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了
C. 甲测得光速为c，乙测得的光速为c-v
D. 当光源S发生一次闪光后，甲认为A，B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光

【答案】 A  

【解析】【解答】A.由爱因斯坦的长度收缩原理 ，可知运动的速度v越大，测出的距离 越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；A符合题意.

B.由时间变慢假说 ，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；B不符合题意.

C.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；C不符合题意.

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；D不符合题意.

故答案为：A.

 【分析】利用爱因斯坦的长度收缩原理可以判别甲乙测量的AB间的距离；利用时间变慢假说可以判别时间的变化；利用光速不变原理可以判别光速的大小；利用光速可以判别是同时接收到闪光。

5．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆特殊的有轨电车，都被加速到接近光速，在我们的静止参考系中进行测量，下列说法正确的是（       ）

A．摩托车的质量增大

B．有轨电车的质量增大

C．摩托车和有轨电车的质量都增大

D．摩托车和有轨电车的质量都不增大

【答案】B

【解析】在相对论中，普遍存在一种误解，认为运动物体的质量总是随速度的增加而增大，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。正确的理解是，物体质量增大只发生在给它不断输入能量的时候。对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入，而摩托车的能量却是它自己带来的。能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车。能量与质量相对应，所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度的增加而增大。选项B正确，ACD错误。故选B。

6．2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对物理学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献之一是（　　）

A．发现“电流的磁效应” B．创立“相对论”

C．发现“能量守恒定律” D．发现“万有引力定律”

【答案】B

【解析】爱因斯坦对物理学的贡献之一是创立“相对论”。故选B。

7．以下哪些属于相对论的基本假设（　　）

A．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小

B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的

D．宇宙飞船绕地球的运动不适用于牛顿力学

【答案】B

【解析】爱因斯坦提出的两条基本假设为相对性原理和光速不变原理，相对性原理即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，光速不变原理即为光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小与光源的运动状态无关，故B正确，A、C、D错误。故选B。

8.在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是(      )           

A. 运动中的物体，其质量无法测量                         B. 物体的速度远小于光速，质量变化极小
C. 物体的质量太大                                                     D. 物体质量并不随速度变化而变化

【答案】 B  

【解析】物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，A不符合题意；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，B符合题意；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，CD不符合题意．

故答案为：B

9.经典力学有一定的适用范围和局限性，不适合用经典力学描述的运动是（　　）

A. 子弹的飞行            B. 粒子接近光速的运动            C. 高速列车的运行            D. 飞船绕地球的运行

【答案】 B  

【解析】子弹的飞行、飞船绕地球的运行及列车的运行都属低速，经典力学能适用．而粒子接近光速运动，则经典力学就不在适用，故B正确，ACD错误．

故选：B．

10.经典力学体系是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论，是整个现代物理学和天文学基础，关于经典力学的适用范围，下列说法中正确的是（     ）

A. 微观、低速和强引力场                                       B. 宏观、高速和弱引力场
C. 宏观、低速和弱引力场                                       D. 微观、高速和强引力场

【答案】 C  

【解析】解：经典力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索，历经曲折才建立起来的；经典力学的基础是牛顿运动定律，但不只包含牛顿定律，牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；经典力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础．但 经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场，故C正确，ABD错误；

故选：C

11.科学家通过对星系光谱的研究发现，所有的星系都在远离我们而去，宇宙中星系间的距离在不断扩大，这说明（     ）

A. 宇宙处在不断的膨胀中                                       B. 银河系是一个庞大的天体系统
C. 太阳是太阳系的中心天体                                    D. 太阳和太阳系最终也会走向“死亡”

【答案】 A  

【解析】由题目给出的信息可知，整个宇宙处在不断的膨胀中；银河系只是宇宙系统中的一部分，太阳也并不是太阳系的中心天体；该理论无法说明太阳系和太阳最终会走向死亡；故只有A符合题意，B、C、D不符合题意；故选：A．

12．经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是(　　)

A．由于经典力学有局限性，所以它是错误的

B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立

C．狭义相对论能描述微观粒子运动的规律

D．量子力学能描述微观粒子运动的规律

【答案】D

【解析】相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形．故A错误．当物体的速度接近光速时，经典力学不成立，故B错误．量子力学能够描述微观粒子运动的规律．故C错误，D正确．故选D．

点睛：该题考查经典力学的使用范围，记住：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体．

13．牛顿时代的科学家们围绕天体之间引力的研究，经历了大量曲折而又闪烁智慧的科学实践，在万有引力定律的发现及其发展历程中，下列叙述不符合史实的是（　　）

A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律

B．卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值

C．根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道

D．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和低速运动物体

【答案】D

【解析】A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律，A正确，不符合题意；

B．卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值，B正确，不符合题意；

C．根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，C正确，不符合题意；

D．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体，D错误，符合题意。故选D。

14.下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是(     )           

A. 经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B. 相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C. 相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D. 经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例

【答案】 D  

【解析】经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；

故答案为：D