5.2相對論時空觀同步練習

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁5.2相對論時空觀一、選擇題（共15題）1．下列說法中正確的是A．電磁波是縱波B．單擺的擺長越長，擺動周期越小C．照相機的鏡頭涂有一層增透膜，利用的是光的衍射原理D．狹義相對論是以相對性原理和光速不變原理這兩條基本假設(shè)為前提的2．如圖所示，觀察者乙乘坐速度為0.8c(c為光在真空中的速度)的列車追趕其正前方的觀察者甲，甲乘坐的飛行器速度為0.5c。乙用列車車廂里的光源發(fā)出一束光和甲進行聯(lián)絡(luò)，由狹義相對論，甲和乙觀測到該光束的傳播速度分別為（）A．0.2c，c B．0.3c，0.2c C．c，c D．1.3c，0.3c3．愛因斯坦沖破傳統(tǒng)思想的束縛，提出了一種新的觀念并建立起相對論，這個新觀念是（）A．真空中的光速是自然界中速度的極限B．牛頓定律僅適用于低速、宏觀領(lǐng)域C．牛頓定律適用于一切領(lǐng)域D．運動的鐘變慢，運動的尺縮短，運動物體的質(zhì)量變大4．與相對論有關(guān)的問題，下列說法正確的是（）A．火箭內(nèi)有一時鐘，當火箭高速運動后，此火箭內(nèi)觀察者發(fā)現(xiàn)時鐘變慢了B．力學規(guī)律在任何慣性參考系中都是相同的C．一根沿自身長度方向運動的桿，其長度總比靜止時的長度要長些D．高速運動物體的質(zhì)量會變小5．下列描述中正確的是A．相對論和量子力學的出現(xiàn)說明人類對自然界的認識更加廣泛和深入，那么經(jīng)典力學就失去了它的意義B．交流感應電動機就是利用電磁阻尼的原理工作的C．地磁場在北半球的上空有垂直于地表向上的磁場分量D．電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉(zhuǎn)化為該電路的內(nèi)能6．某物體在靜止時的質(zhì)量為，在速度為v的高速（接近光速）情況下質(zhì)量為m，則由狹義相對論可知物體速度v為（）A． B．C． D．7．下列說法正確的是（）A．單擺的擺球在通過最低點時合外力等于零B．有些昆蟲薄而透明的翅翼上出現(xiàn)彩色光帶是薄膜干涉現(xiàn)象C．變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場D．一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿靜止時的長度大8．有兄弟兩人，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光速的速度離開地球去遨游太空，經(jīng)過一段時間返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多，該現(xiàn)象的科學解釋是(

)A．哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長了B．弟弟思念哥哥而加速生長了C．由相對論可知，物體速度越大，物體上的時間進程越慢，生理進程也越慢D．這是神話，科學無法解釋9．如下圖所示，慣性系S中有一邊長為l的立方體，從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上觀察該立方體的形狀是（）A． B．C． D．10．下列敘述錯誤的是（）A．激光的反射也遵循反射定律B．振蕩的磁場會產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場C．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應D．真空中的光速在不同的慣性參考系中測得的數(shù)值都是相等的11．下列說法錯誤的是（）A．考慮相對論效應，長度、時間的測量結(jié)果都隨物體與觀察者相對運動狀態(tài)而改變B．一切物理規(guī)律在不同的慣性系中是平權(quán)的C．圓屏陰影中心的亮斑（泊松亮斑）是光波疊加造成的D．在光的雙縫干涉實驗中，條紋間距與縫的寬度成正比12．愛因斯坦是近代最著名的物理學家之一，曾提出許多重要理論，為物理學的發(fā)展做出過卓越貢獻，下列選項中不是他提出的理論是（）A．物質(zhì)波理論 B．相對性原理 C．光速不變原理 D．質(zhì)能關(guān)系式13．物理學的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認識，推動了科學技術(shù)的革命與創(chuàng)新。下列關(guān)于物理學發(fā)展的表述正確的是（）A．光的偏振現(xiàn)象說明了光是一種橫波，立體電影就用到了這一特點B．把需要傳遞的信號加在載波上的過程叫調(diào)諧C．托馬斯·楊的雙縫干涉實驗證明了光具有粒子性D．愛因斯坦的狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一是光速不變原理14．下列說法正確的是（）A．除了光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光都是偏振光B．相對論認為真空中的光速在不同的慣性參考系中是不相同的C．光的衍射現(xiàn)象否定了光的直線傳播D．肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象造成的E．圓屏陰影中心的亮斑（泊松亮斑）是光的衍射現(xiàn)象造成的15．下列說法正確的是（）A．人耳聽到的聲波比超聲波更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象B．在雙縫干涉實驗中，光的頻率越高，光屏上出現(xiàn)的條紋越寬C．梳頭發(fā)時梳子帶了電荷，來回抖動梳子時會向外發(fā)射電磁波D．狹義相對論認為，在慣性系中，光速與光源、觀察者間的相對運動無關(guān)E．火車鳴笛向我們駛來，我們聽到的聲音頻率比聲源振動的頻率低二、填空題16．在行進的火車車廂中測站臺上的兩根柱子之間的距離為L1，在站臺上測這兩根柱子之間的距離為L2，則L1__________L2（選填“小于”“大于”或“等于”）。17．地球與月球相距為L0，若飛船以接近光速的速度v經(jīng)過地球飛向月球，地面上的人測得飛船經(jīng)過t1時間從地球到達月球，在飛船內(nèi)宇航員測得飛船經(jīng)過t2時間從地球到達月球，則t1________(選填“>”“＝”或“<”)t2；在飛船內(nèi)宇航員測得地球、月球相距為L，則L________(選填“>”“＝”或“<”)L0.18．宇宙飛船相對于地面以速度v=0.1c勻速直線運動，c為光速。某時刻飛船頭部的飛行員向尾部平面鏡垂直發(fā)出一個光信號，反射后又被頭部接收器收到，飛船儀器記錄了光從發(fā)射到接受經(jīng)歷時間為t0，則地面觀察者觀測光被平面鏡反射前后的速度______（相等、不等），地面觀察者觀測光從發(fā)射到接受過程經(jīng)歷時間t______t0（大于、等于、小于）19．質(zhì)量m=1.67×10-27kg的質(zhì)子在高能粒子加速器中被加速到動能Ek=1.60×10-10J。某同學根據(jù)推算出該質(zhì)子速度大小v=4.38×108m/s（計算無誤），計算的結(jié)果是____________（選填“合理”“不合理”），理由___________。三、綜合題20．地球繞太陽公轉(zhuǎn)的速度是3×104m/s，設(shè)在美國伊利諾斯州費米實驗室的圓形粒子加速器可以把電子加速到0.999999999987倍光速的速度，請思考：（1）在狹義相對論中，地球的公轉(zhuǎn)速度屬于低速還是高速？被加速器加速后的電子的速度屬于低速還是高速？（2）在地面上校準的兩只鐘，一只留在地面上，一只隨宇宙飛船遨游太空，隔一段時間飛船返回地面時，兩只鐘顯示的時間相同嗎？有什么差別？21．一個立方體的靜止體積為，當它相對某慣性系沿一邊長方向以v勻速運動時，靜止在慣性系中的觀察者測得其體積為多少？22．狹義相對論的兩個前提為什么叫作假設(shè)?兩個基本假設(shè)又是如何經(jīng)過實踐檢驗的?23．一支靜止時長為l的火箭以速度v從觀察者的身邊飛過。(1)火箭上的人測得的火箭長度應為多少？(2)觀察者測得的火箭長度應為多少？(3)如果火箭的速度變?yōu)楣馑俚亩种唬^察者測得的火箭長度應為多少？答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．D【詳解】A．電磁波是橫波，A項錯誤；B．根據(jù)得出擺長越長，擺動周期越大，B項錯誤；C．增透膜利用的是光的干涉原理，C項錯誤；D．狹義相對論是以相對性原理和光速不變原理這兩條基本假設(shè)為前提的，D項正確。故選D。2．C【詳解】根據(jù)愛因斯坦相對論，在任何參考系中，光速不變，即光速不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。所以寶寶觀測到該光束的傳播速度為c，所以ABD錯誤，C正確。故選C。3．A【詳解】A．愛因斯坦提出了相對論，它認為真空中的光速是自然界中速度的極限，故A正確；BC．牛頓定律是經(jīng)典物理學的基礎(chǔ)，它僅適用于低速、宏觀領(lǐng)域，并不適用于一切領(lǐng)域，但這不是愛因斯坦提出的新觀念，愛因斯坦提出的是相對論的觀念，故BC錯誤；D．運動的鐘變慢，運動的尺縮短，運動物體的質(zhì)量變大，這是愛因斯坦狹義相對論的幾個重要的效應，不是新的觀念，故D錯誤。故選A。4．B【詳解】A．當火箭高速運動后，火箭內(nèi)觀察者相對于時鐘的速度仍然是0，所以發(fā)現(xiàn)時鐘的快慢不變，故選項A錯誤；B．力學規(guī)律在任何慣性參考系中都是相同的，故選項B正確；C．根據(jù)尺縮效應，沿尺子長度方向運動的尺子長度比靜止的尺子長度短，當速度接近光速時，尺子縮成一個點，故選項C錯誤；D．高速運動物體的質(zhì)量是會變大的，所以牛頓運動定律不適合高速運動的物體，故選項D錯誤。故選B。5．D【詳解】試題分析：相對論和量子力學的出現(xiàn)說明人類對自然界的認識更加廣泛和深入，經(jīng)典力學仍然有它的意義，故選項A錯誤；交流感應電動機是利用通電導體在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理工作的，選項錯誤；地磁場在北半球的上空有垂直于地表向下的磁場分量，故選項C錯誤；電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉(zhuǎn)化為該電路的內(nèi)能，故選項D正確．6．B【詳解】根據(jù)可得故選B。7．B【詳解】A．單擺的擺球在通過最低點時，回復力等于零，而合外力一定不等于零，故A錯誤；B．薄而透明的羽翼上出現(xiàn)彩色光帶，是由于羽翼前后表面反射，進行相互疊加，是薄膜干涉現(xiàn)象，故B正確；C．均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定磁場，非均勻變化的電場產(chǎn)生非均勻變化的磁場，故C錯誤；D．根據(jù)相對論，則有沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿靜止時的長度短，故D錯誤。故選：B。8．C【詳解】上述故事反映的是愛因斯坦的相對論，愛因斯坦是20世紀偉大的科學家之一，提出相對論，揭示了空間、時間的辯證關(guān)系．根據(jù)愛因斯坦的相對論，物體高速運動時，運動物體的尺寸變短了，時針變慢了，因此運用愛因斯坦的相對論，可以解釋題目中的現(xiàn)象，即物體速度越大，物體上的時間進程越慢，生理進程也越慢．故選C．9．D【詳解】根據(jù)相對論效應可知，沿x軸方向正方形邊長縮短，沿y軸方向正方形邊長不變。故選D。10．C【詳解】A．激光的反射也遵循反射定律，故A正確，不符合題意；B．根據(jù)電磁波理論可知，振蕩的磁場會產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場，故B正確，不符合題意；C．所有類型的波都能發(fā)生多普勒效應，故C錯誤，符合題意；D．真空中的光速在不同的慣性參考系中測得的數(shù)值都是相等的，故D正確，不符合題意。故選C。11．D【詳解】A、考慮相對論效應，長度、時間的測量結(jié)果都隨物體與觀察者相對運動狀態(tài)而改變；故A正確．B、一切物理規(guī)律在不同的慣性系中是平權(quán)的．故B正確．C、圓屏陰影中心的亮斑（泊松亮斑）是光波的疊加產(chǎn)生明顯的衍射造成的；故C正確．D、根據(jù)，知條紋的間距與縫的寬度不成正比；故D錯誤．本題選錯誤的故選D．12．A【詳解】質(zhì)能方程、光電效應方程、相對性原理、光速不變原理都是愛因斯坦的理論，而物質(zhì)波理論不是愛因斯坦的理論，是德布羅意提出的理論，又稱德布羅意波，故選項A符合題意，選項BCD不符合題意．故選A。13．AD【詳解】A．光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，立體電影就用到了這一特點。故A正確；B．把需要傳遞的信號加在載波上的過程叫調(diào)制，故B錯誤；C．托馬斯·楊的雙縫干涉實驗證明了光具有波動性，故C錯誤；D．愛因斯坦的狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一是光速不變原理，故D正確。故選AD。14．ADE【詳解】A．除了光源直接發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光都是偏振光，故A正確；B．相對論認為真空中的光速在不同的慣性參考系中是相同的，這是相對論的兩個基本假設(shè)之一，故B錯誤；C．光的直線傳播是近似規(guī)律，光的衍射現(xiàn)象并沒有否定光的直線傳播的結(jié)論，故C錯誤；D．肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是肥皂膜內(nèi)外反射的光線，相互疊加產(chǎn)生的現(xiàn)象，這是光的干涉現(xiàn)象造成的，故D正確；E．圓屏陰影中心的亮斑（泊松亮斑）是光繞過阻礙物射到中心位置，這是光的衍射現(xiàn)象造成的，故E正確；故選ADE。15．ACD【詳解】A．超聲波比人耳聽到的聲波波長短，而波長越長越容易發(fā)生光的衍射，所以人耳聽到的聲波比超聲波更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，A正確；B．根據(jù)雙縫干涉實驗中相鄰亮（暗）條紋的間距公式可知，光的頻率越高，波長越短，光屏上出現(xiàn)的條紋越窄，所以B錯誤；C．梳頭發(fā)時梳子帶了電荷，來回抖動梳子時會產(chǎn)生變化的電磁場，即可向外發(fā)射電磁波；所以C正確；D．狹義相對論認為，在慣性系中，光速與光源、觀察者間的相對運動無關(guān)，所以D正確；E．火車鳴笛向我們駛來，即波源與觀察者相互靠近，我們聽到的聲音頻率比聲源振動的頻率高，所以E錯誤。故選ACD。16．小于【詳解】根據(jù)相對論原理中的“尺縮效應”可知，在行進的火車車廂中測站臺上的兩根柱子之間的距離為L1小于靜止時兩柱子之間的距離L2。17．><【詳解】根據(jù)相對論長度公式可知，飛船駕駛員觀測到地球、月球兩點距離小于地面上人觀測的距離，即L＜L0根據(jù)位移與速度的比值，則時間為而船駕駛員測量地球、月球兩點時間是所以t1>t218．相等大于【詳解】根據(jù)光速不變原理，地面觀察者觀測光被平面鏡反射前后的速度不變，即平面鏡反射前后的速度相等；飛船儀器記錄了光從發(fā)射到接受經(jīng)歷時間為；在根據(jù)相對論時空觀，地面觀察者觀測光從發(fā)射到接受過程經(jīng)歷時間滿足即19．不合理見解析【詳解】根據(jù)相對論運動物體的質(zhì)量m=其中m0是物體的靜止質(zhì)量，動能的計算公式僅適用于低速物體，對于高速運動物體已經(jīng)不再適用，由該同學的計算可知，求出的質(zhì)子速度大于光速，動能的計算公式已經(jīng)不再適用，因此該同學得出的數(shù)值不合理。20．（1）地球的公轉(zhuǎn)速度屬于低速，被加速器加速后的電子的速度屬于高速；（2）不相同，隨飛船旅行的時鐘變慢。21．【詳解】設(shè)立方體邊長為L，