高中物理第1节 初识相对论当堂检测题

这是一份高中物理第1节 初识相对论当堂检测题，共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．下列不是相对论的内容的是（ ）
A．时间的相对性
B．尺缩效应
C．时钟变慢
D．质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关
2．关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（ ）
A．相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
B．在物体高速运动时，相对论适用于物体的运动规律；在物体低速运动时，牛顿运动定律适用于物体的运动规律
C．牛顿力学适用于宏观物体的运动，也适用于微观粒子的运动
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的
3．500米口径的中国天眼（FAST）是世界上已建成的最大的射电望远镜，可监测脉冲星，探测引力波的存在。而引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块“拼图”。关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法正确的是 （ ）
A．牛顿力学适用于研究宏观物体的低速运动
B．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
C．高速运动的μ子寿命变长这一现象，既能用相对论时空观解释，又能用经典理论解释
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的
4．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB，在地面上的人观察到的结果正确的是（ ）
A．火箭A上的时钟走得最快B．地面上的时钟走得最快
C．火箭B上的时钟走得最快D．火箭B上的时钟走得最慢
5．如图，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的。若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为（ ）
A．c＋v，c-vB．c，c
C．c-v，c＋vD．无法确定
6．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，cB．0.3c，0.2cC．c，cD．1.3c，0.3c
7．某物体在静止时的质量为，在速度为v的高速（接近光速）情况下质量为m，则由狭义相对论可知物体速度v为（ ）
A．B．
C．D．
8．一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
9．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
10．在物理学发展历史中，许多物理学家做出了卓越贡献．以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的是（ ）
A．牛顿建立了相对论
B．伽利略提出了“日心说”
C．卡文迪许首次比较精确地测出引力常量
D．牛顿发现了行星运动三定律
11．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论，这说明( )
A．世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分
B．人的认识具有能动性，都能够正确地反映客观世界
C．人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化
D．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识
12．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，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．卡文迪许发现了万有引力定律
B．牛顿通过实验证实了万有引力定律
C．相对论的创立表明经典力学已不再适用
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域
二、多选题
13．设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是（ ）
A．飞船正前方地面上的观察者观察这一光速为1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者观察这一光速为0.5c
C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者观察这一光速是c
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
14．下面说法正确的是( )
A．在以c竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大
B．在以c竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小
C．在以c竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c
D．在以c竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c
15．下列关于经典力学的时空观说法正确的是( )
A．经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的
B．在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关
C．在经典力学的时空观中，空间间隔是相对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离与参考系选取有关
D．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关
E．绝对时空观认为，参考系不同，某事件经历的时间也会不同
三、填空题
16．如图所示，一列火车以速度v相对地面运动，如果地面上的人测得：地面上一只光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，则火车上的人测得此闪光先到达______（选填“前壁”或后壁“），这两束闪光的传播速度______（选填”相等“或”不相等“）。
17．甲乘坐速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c，甲向乙发出一束光进行联络。则乙观测到光速是________（选填“c”“1.4c”或“1.9c”）；地面上的观察者发现甲的手表示数比乙的手表示数变化________（选填“慢了”“快了”或“相同”）。
18．质量的质子在高能粒子加速器中被加速到动能。某同学根据计算出质子的速度大小为（计算无误）。此速度值的不合理之处是：______。这说明：牛顿力学只适用于______（选填“高速”或“低速”）。
四、解答题
19．一列火车在前进中，车头和车尾各遭到一次闪电轰击．据车上的一个观察者测定，这两次轰击是同时发生的。试问：据地面上观察者的测定，它们是否仍然同时？如果不同时，车头和车尾哪处先遭到轰击？
20．地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，它的质量增大到静止质量的多少倍？如果物体的速度达到0.8c（c为真空中的光速）它的质量增大到静止质量的多少倍？
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．如果真空中的光速为c＝3.0×108m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108m/s时，质量为3 kg.当它的速度为1.8×108m/s时，质量为多少？
参考答案：
1．D
【详解】ABC．根据相对论，有运动延迟效应和长度缩短效应，故在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，故ABC正确；
D．根据狭义相对论公式
可知，物体的质量与运动的速度有关，故D错误。
本题选择不是相对论的内容的，故选D。
2．B
【详解】A．经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故A错误；
B．在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动规律服从牛顿运动定律，故B正确；
CD．牛顿经典力学只适用于宏观低速物体，而微观、高速运动的物体服从狭义相对论，故CD错误。
故选B。
3．A
【详解】A．牛顿力学适用于研究宏观物体的低速运动，A正确；
B．在微观高速领域，要用量子力学和相对论理论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了牛顿力学，牛顿力学作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中，不会过时，不会失去价值，B错误；
C．高速运动的μ子寿命变长这一现象，属于微观高速运动，只能用相对论时空观解释，不能用经典理论解释，C错误；
D．宏观低速物体牛顿力学适用，微观粒子量子力学适用，D错误。
故选A。
4．B
【详解】由
Δt＝
知，地面上的人观察到的结果为：A、B两火箭上的时钟都变慢了，又v＞v，则A火箭上的时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此B正确，ACD错误。
故选B。
5．B
【详解】根据狭义相对论的观点：光速不变原理，即光速的大小与光源以及观察者的运动无关，所以两火箭上的观察者测出的光速都是c。
故选B。
6．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。
7．B
【详解】根据
可得
故选B。
8．B
【详解】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。
9．D
【详解】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．
10．C
【详解】A．爱因斯坦建立了相对论，A错误；
B．哥白尼提出了“日心说”，B错误；
C．卡文迪许首次比较精确地测出引力常量，C正确；
D．开普勒发现了行星运动三定律，D错误.
故选C。
11．C
【详解】发现总是来自于认识的过程，爱因斯坦的相对理论并没有否定经典力学，而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。
故选C。
12．D
【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B．牛顿通过月地检验证实了万有引力定律，故B错误；
C．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故C错误；
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域，故D正确；
故选D。
13．CD
【详解】根据狭义相对论的“光速不变原理”可知，真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，CD正确。
故选CD。
14．CD
【详解】由狭义相对论可知：真空中的光速在不同的惯性参考系中的速度都是c，与光源、观察者间的相对运动无关， CD正确，AB错误。
故选CD。
15．ABD
【详解】经典力学的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关.同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，对不同参考系中的观察者来说也是同时发生的，ABD正确，CE错误．
16． 前壁 相等
【详解】[1]地面上的人以地面为参考系，光向前向后传播的速度相等，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，向前传播的路程与向后传播的路程相同，由于火车向前运动，所以点光源到火车的前面的距离小；车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，点光源到火车的前壁的距离小，闪光先到达前壁；
[2]根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理可知，这两束闪光的传播速度相等。
17． c 慢了
【详解】[1]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，所以乙观测到该光束的传播速度为c
[2]根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地面上的人来说时间都变慢了，但甲相对于乙的速度更大，因此可以推测，地面上的观察者发现甲的手表示数比乙的手表示数变化慢了
18． 质子速度超过光速 低速
【详解】[1][2]根据题意可知，计算出的质子的速度大于真空中的光速，这是不可能的。这说明公式只适用于宏观、低速运动的物体，不适用微观、高速运动的物体。
19．不同时，车尾先遭到轰击。
【详解】由于车上的观察者测定两次轰击是同时发生的，根据光速不变原理，说明观察者在火车的中间。在地面上的观察者看来，闪电传到车尾需要传播的距离要短些，传到车头的距离要长些，所以车尾先遭到攻击。
20．倍，1.6666667倍
【详解】根据狭义相对论的质量公式，地球以的速度绕太阳公转时，
它的质量为
即增大到静止质量的1.00000005倍，物体速度达到0.8c时，它的质量为
即增大到静止质量的1.6666667倍。
21．见解析
【详解】(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.
22．2.25 kg
【详解】根据狭义相对论， ，
由题意知，
所以
所以m2＝m1＝2.25kg.
【点睛】此题关键是掌握爱因斯坦的相对论原理，物体质量及速度关系遵循的规律是： ，其中m是运动质量，m0是指静止质量．