-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 同步作业 (Word版含答案)

2021-2022学年粤教版（2019）必修第二册
5.2相对论时空观 同步作业（解析版）
一、选择题
1．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vb大于vc，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为（　　）
A．a B．b C．c D．无法确定
2．能用来计时的钟表有多种，如图所示，从左到右依次为沙漏计时仪器、电子表、机械闹表、生物钟。由相对论的知识可知，物体的运动可以使得某一种计时仪器变慢，则也一定能使所有的计时仪器变得一样慢。则对上述表述理解正确的是( )
A．正确，对各式计时仪器的影响一定相同
B．错误，对各式计时仪器的影响不一定相同
C．AB两个选项分别说明了两种不同情况下的影响
D．以上答案均错误
3．如图所示，小明乘速度为（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的小军，小军的飞行速度为，小明向小军发出一束光进行联络，则小明观测到该光束的传播速度为（　　）
A． B． C． D．
4．在高速公路上行驶的质量为的小轿车，关于它的质量下列说法正确的是（ ）
A．大于 B．小于 C．等于 D．质量为零
5．下列有关物理知识和史实的说法，正确的是（　　）
A．做圆周运动的物体，其所受合力的方向必定指向圆心
B．牛顿发现了万有引力定律，被称为“测出地球质量第一人”
C．电场强度E=，电阻R=，电流强度I=都应用了比值定义法，定义的物理量不随定义所用的物理量大小而改变
D．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了牛顿力学
6．下列说法中正确的是（　　）
A．红外线比红光波长短，它的显著作用是热作用
B．紫外线的频率比可见光低，它的显著作用是荧光作用
C．阴极射线来源于核外的自由电子，β射线来源于原子核内部核衰变得到的电子
D．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快
7．有一把长为的尺子竖直放置，现让这把尺子沿水平方向以接近光的速度运行，运行过程中尺子始终保持竖直，那么我们此时再测量该尺子的长度将（ ）
A．大于 B．小于 C．等于 D．无法测量
8．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
9．在狭义相对论中，下列说法中正确的是（　　）
A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速
B．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的
C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生
D．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长了
10．下列有关物理学史，不符合事实的是（　　）
A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在
B．伽利略认为，力学规律在任何惯性系中都是相同的
C．赫兹首先捕捉到了电磁波
D．康普顿提出了实物粒子也具有波动性的猜想
11．爱因斯坦于1905年在德国《物理年鉴》发表了论文《论动体的电动力学》，论文首先提出狭义相对论。根据狭义相对论，下列说法正确的是（　　）
A．真空中的光速在不同惯性参考系中是不相同的
B．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变短
C．质量的测量结果与物体相对观察者的相对运动状态无关
D．狭义相对论彻底推翻了牛顿的经典物理学
12．在人类历史的长河中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。以下关于几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是（　　）
A．伽利略用“月一地检验”证实了万有引力定律的正确性
B．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了牛顿力学
C．牛顿利用扭秤装置，第一次较准确地测出了引力常量G的值
D．开普勒用20年的时间研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
13．下列说法中正确的是:
A．测量某星球上某些元素发出的光的频率，与地球上这些元素静止时的发光频率对照，就可以得出该星球靠近或者远离地球的速度，这利用了多普勒效应
B．在生产和生活中，共振现象危害较大，因此要尽量避免发生共振
C．高速飞离地球的飞船中宇航员认为地球上的时钟变慢
D．照相机镜头的偏振滤光片可使拍摄水下物体的影像更清晰，是利用光的干涉原理滤去了水面的反射光
14．以下说法中正确的是（　　）
A．在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小
B．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
D．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
15．物体相对论动能，为物体的静止质量，m为物体的运动质量。利用加速器把一个静止质量为、电荷量为q的粒子，由静止加速到0.6c（c为真空中的光速）时，下列说法正确的是（　　）
A．粒子的质量为1.25 B．粒子的电荷量大于q
C．粒子的动能为0.18 D．需对粒子做的功为0.25
二、解答题
16．查阅资料，比较爱因斯坦的狭义相对性原理与经典力学的相对性原理有什么不同。
17．相对论中物体长度缩短与物体热胀冷缩的长度缩短是否同一回事？
参考答案
1．B
【详解】
根据
可知，相对观察者的速度越大，其上的时间越慢，a放在水平地面上，在地面上的人看来，a钟没有变化，b、c均变慢，且vb大于vc，b钟比c钟更慢，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为b，B正确。
故选B。
2．A
【详解】
根据爱因斯坦相对论的钟慢效应可知，若钟与观察者有相对运动，所有的钟都变慢，而且变慢的程度均相同，与钟的构造、原理无关。
故选A。
3．D
【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，所以小明观测到该光束的传播速度为c。
故选D。
4．C
【详解】
在高速公路上运动的小轿车的速度远小于光速（属于低速宏观现象），质量的变化可以忽略不计，即轿车质量等于M。
故选C。
5．C
【详解】
A．做匀速圆周运动的物体所受合力的方向必定指向圆心，但做变速圆周运动的物体所受合力沿半径方向分力指向圆心，故A错误；
B．根据物理学史可知，牛顿现了万有引力定律，卡文迪许测定了万有引力常量，从而被称为“测出地球质量第一人”，故B错误；
C．电场强度E=，电阻R=，电流强度I=都应用了比值定义法，定义的物理量不随定义所用的物理量大小而改变，故C正确；
D．爱因斯坦建立了相对论，成功地解释了物体高速运动（接进光速）的规律，但并没有否定经典力学，只有当物体的速度接进光速时，才需要考虑相对论效应，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．红外线比红光波长长，它的显著作用是热作用，选项A错误；
B．紫外线的频率比可见光高，它的显著作用是荧光作用，选项B错误；
C．阴极射线来源于核外的自由电子，β射线来源于原子核内部核衰变时中子转化为质子时放出的电子，选项C正确；
D．根据钟慢效应，宇宙飞船相对于地球高速运动的过程中，飞船的人观察飞船是不运动的，而地球是高速运动的，所以飞船上的时钟没有变慢了，正常走时，而地球上的钟变慢了，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
相对论中所谓的“运动的尺子变短”现象是发生在尺子运动方向上的，现在尺子在竖直方向没发生高速运动，由此可知它的长度将不变；
故选C。
8．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。
9．A
【详解】
A．在狭义相对论中，速度的极限是光速，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故A正确；
B．在任何惯性参考系中，力学规律是相同的，在非惯性参考系中，力学规律是不同的，故B错误；
C．根据狭义相对论可知，一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中不是同时发生，故C错误；
D．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，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，选项A正确，不符合题意；
B．伽利略认为，力学规律在任何惯性系中都是相同的，选项B正确，不符合题意；
C．赫兹通过实验首先捕捉到了电磁波，选项C正确，不符合题意；
D．德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的猜想，选项D错误，符合题意。
故选D。
11．B
【详解】
A．真空中的光速在不同惯性参考系中是相同的，A错误；
B．根据狭义相对论的几个基本结论可得，物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变短，B正确；
C．根据狭义相对论的几个基本结论可得，质量的测量结果会随物体相对观察者的相对运动状态的改变而改变，C错误；
D．相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．牛顿用“月一地检验”证实了万有引力定律的正确性，选项A错误；
B．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并不否定牛顿力学，选项B错误；
C．卡文迪许利用扭秤装置，第一次较准确地测出了引力常量G的值，选项C错误；
D．开普勒用20年的时间研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律，选项D正确。
故选D。
13．AC
【解析】
【详解】
A．根据多普勒效应，当接收频率小于发出频率的时，星球离我们而去，若接收频率大于发出频率时，则星球向我们靠近，故A正确；
B．共振现象在生产和生活中有利也有弊，因此要会利用和防止共振，选项B错误；
C．根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性：，可知在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；
D．反射光是偏振光，摄影爱好者常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使景像更清晰是利用光的偏振现象，故D错误；
故选AC.
14．ACD
【详解】
A．在同一种玻璃中，频率越大的光折射率越大，由
可知光的传播速度越小，故A正确；
B．麦克斯韦理论上提出了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在， 故B错误；
C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，故C正确；
D．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，故D正确。
故选ACD。
15．AD
【详解】
A．加速到0.6c时，粒子的质量为
A正确；
B．根据电荷的相对论不变性可知电荷量不变，B错误；
C．粒子的动能为
C错误；
D．根据动能定理，对粒子做的功为，D正确。
故选AD。
16．见详解
【详解】
经典力学相对性原理只适用于描述机械运动的力学规律，采用的是各惯性系不变的绝对时空观，本质上只适用于低速力学现象；
狭义相对论的原理适用于包括力学规律和电磁学规律的一切物理现象，采用的是各惯性系不同的相对时空观，推导出的是相对论变化，本质上既适用于低速力学现象也适用于告诉现象。
17．不是
【详解】
相对论中物体长度缩短与物体热胀冷缩的长度缩短不是同一回事；相对论中物体长度缩短是指在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。
物体热胀冷缩的长度缩短是由于微观粒子之间由于温度变化引起分子距离的变化使得物体的长度变化。