2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册5.2相对论时空观 课时练(Word版含答案)

5.2相对论时空观 课时练（解析版）
一、选择题
1．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象，下列说法正确的是（　　）
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
B．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了
D．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了
2．下列关于牛顿经典力学和爱因斯坦相对论中说法正确的是（　　）
A．不论宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都适用
B．爱因斯坦相对论无论是宏观低速还是微观高速运动的物体都适用
C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是不一致的
D．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论
3．如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9m，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为c、飞行器中的飞行员认为（　　）
A．教室中的时钟变快
B．教室的长度大于9m
C．从光源发出的光先到达教室后壁
D．光源发出的光，向后的速度小于c
4．如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vbA．a B．b C．c D．无法确定
5．下列说法中正确的是（　　）
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测
C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，物理规律都是不相同的
D．变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场
6．以下说法正确的是（ ）
A．开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动其轨道为椭圆
B．卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律
C．牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力
D．洲际导弹的速度有时可达到6000m/s，此速度在相对论中属于高速，导弹的质量会明显增大
7．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程在以下叙述中，正确的说法是　　
A．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星
B．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学
D．开普勒经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点
8．普朗克的量子力学相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为（　　）
A．否定了经典力学的绝对时空观
B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性
C．打破了经典力学体系的局限性
D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
9．下列说法正确的是（ ）
A．根据爱因斯坦的相对论可判断物体的质量与运动快慢无关
B．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
C．偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向（也称透振方向）的夹角从0°增大到90°的过程中，透过的光的强度越来越弱
D．麦克斯韦在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在
10．下列说法中正确的是
A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是γ射线
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的折射现象
C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度
D．考虑相对论效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆长
11．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与创新。下列关于物理学发展的表述正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明了光是一种横波，立体电影就用到了这一特点
B．把需要传递的信号加在载波上的过程叫调谐
C．托马斯·杨的双缝干涉实验证明了光具有粒子性
D．爱因斯坦的狭义相对论的两个基本假设之一是光速不变原理
12．下列说法正确的有（　　）
A．驱动力的频率等于系统的固有频率，受迫振动振幅最大的现象，叫共振
B．衍射和干涉都是波特有的现象，一切波都能发生明显的衍射和干涉；偏振现象说明光是横波
C．双缝间距和双缝到屏的距离一定时，波长越长，则条纹间距越大
D．同种物质中，不同波长的光波的传播速度一样，波长越短，波速越慢
E.狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理和光速不变原理
13．下列说法正确的是（　　）
A．光纤通信是利用了光的全反射原理
B．光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉原理
C．电磁波在真空中传播的速度与电磁波的频率有关
D．狭义相对性原理认为，在任何参考系中物理规律都相同的
E.由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光
二、解答题
14．一个立方体的静止体积为，当它相对某惯性系沿一边长方向以v匀速运动时，静止在惯性系中的观察者测得其体积为多少？
15．一个原来静止的电子，经高压加速后速度为v＝6×106m/s.问电子的质量是增大了还是减小了？改变了百分之几？
参考答案
1．A
【详解】
ABD．根据爱因斯坦相对论可知，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A正确，BD错误。
C．运动是相对的，火箭上的人员观察到火箭的长度不变而时间进程也不变，故C错误。
故选A。
2．B
【详解】
AB．经典力学只适用宏观世界，低速运动。相对论在任何情况都适用，故A错误，B正确；
C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是一致的，故C错误；
D．经典力学有其自身的局限性和适用范围，但对于低速宏观物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它适用范围内大放异彩，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】
AB．根据爱因斯坦的相对论，可知飞行器中的飞行员认为看到教室中的时钟变慢，教室的长度变短，即长度小于9m，选项AB错误；
C．教室中的人认为，光向前向后传播的速度相等，光源在教室中央，光同时到达前后两壁．飞行器中的飞行员是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向后壁传播的路程短些，到达后壁的时刻早些，选项C正确。
D．根据光速不变原理，不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的，选项D错误；
故选C。
4．C
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知
则相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，所以c走的最慢，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．机械波的传播需要介质，故A错误；
B．红外线热效应显著，而穿透本领较弱，不能用来安检，铁路、民航等安检口使用x射线对行李内物品进行检测，故B错误；
C．根据相对论的基本原理得知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C错误；
D．根据电磁场理论可知，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．日心说是尼古拉·哥白尼提出的，开普勒是根据实验数据总结出行星三大运动定律，故选项A错误；
B．卡文迪许测量出了万有引力常量，但提出万有引力定律的是牛顿，选项B错误；
C．牛顿万有引力定律的提出，经历了：提出猜想 理论推导 实验验证等阶段，其中实验验证，牛顿就证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力，故选项C正确；
D．在爱因斯坦的狭义相对论中，只有能跟光速相比拟的速度才能称为高速，真空中的光速为，而导弹的速度远小于光速，所以没有明显的相对论效应，选项D错误；
故选C。
7．B
【详解】
A．美国天文学家汤博发现冥王星，海王星是英国人亚当斯发现的，故A错误；
B．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人”，故B正确；
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并不否定经典物理学，故C错误；
D．哥白尼经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．普朗克的量子力学相对论的提出并没有否定经典力学的绝对时空观，选项A错误；
B．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大，这是爱因斯坦狭义相对论的几个重要的效应，揭示了时间、空间并非绝对不变的属性，选项B错误；
C．爱因斯坦相对论解释了经典牛顿力学不能解释的高速、微观范围，但狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，它打破了经典力学体系的局限性，选项C错误；
D．普拉克提出的量子理论使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界，选项D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．根据爱因斯坦的相对论可判断高速运动的物体的质量与运动快慢有关，A错误；
B．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，B错误；
C．从实验现象可知，偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向（也称透振方向）的夹角从0°增大到90°的过程中，透过的光的强度越来越弱，C正确；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是x射线，选项A错误；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的干涉现象，选项B错误；
C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度，选项C正确；
D．考虑相对论尺缩效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆短，选项D错误。
故选C。
11．AD
【详解】
A．光的偏振现象说明光是一种横波，立体电影就用到了这一特点。故A正确；
B．把需要传递的信号加在载波上的过程叫调制，故B错误；
C．托马斯·杨的双缝干涉实验证明了光具有波动性，故C错误；
D．爱因斯坦的狭义相对论的两个基本假设之一是光速不变原理，故D正确。
故选AD。
12．ACE
【详解】
A．驱动力的频率等于系统的固有频率，受迫振动振幅最大的现象，叫共振，A正确；
B．衍射和干涉都是波特有的现象，一切波都能发生衍射和干涉；偏振现象说明光是横波，明显的衍射需要波的波长大于（或差不多）障碍物的尺寸，稳定的干涉需要两列波的频率相同，B错误；
C．根据条纹间距公式可知双缝间距和双缝到屏的距离一定时，波长越长，则条纹间距越大，C正确；
D．同种物质中，不同波长的光波的传播速度不同，频率相同，根据可知波长越短，波速越慢，D错误；
E．狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理，在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的；光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都相同，E正确。
故选ACE。
13．ABE
【详解】
A．光纤通信是利用了光的全反射原理，A正确。
B．增透膜是利用了光的干涉原理，B正确。
C．电磁波在真空中传播的速度都相同，与电磁波的频率无关，C错误。
D．狭义相对性原理认为，在任何惯性参考系中，物理规律都相同，D错误。
E．因为绿光比红光的折射率大，根据 ，绿光发生全反射的临界角比红光小，绿光先发生全反射，绿光先消失，E正确。
故选ABE。
14．
【详解】
设立方体边长为L，则
根据相对论原理，沿速度方向的长度变为
则体积
15．增大了，0.02%
【解析】
试题分析：应用相对论有关相对论质量公进行分析求解．
根据爱因斯坦的狭义相对论得，运动后的质量增大了，且，所以改变的百分比为×100%＝0.02%．
点睛：本题主要考查了相对论中同时的相对性和时空相对性的含义，理解由相对论得出的相对论质量表达式的含义．