5.2相对论时空观简介基础巩固（word版含答案）

5.2相对论时空观简介基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．下列说法不符合物理学史实的是（　　）
A．开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来的
B．牛顿对引力常量进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中
C．20世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论，狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大
D．20世纪的20年代建立了量子力学理论，它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动
2．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
3．根据相对论判断，下列说法正确的是（ ）
A．狭义相对论全面否定了经典力学理论
B．如果物体在地面上静止不动．任何人在任何参考系里测出的物体长度都是一样的
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中也是不同的
D．物体运动时的质量总要大于静止时的质量
4．下列说法正确的是（ ）
A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值
B．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围
C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定
D．经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值
5．下面说法错误的是（ ）
A．滑动摩擦力有可能做正功，也有可能做负功
B．重力势能的变化与零势能面的选取无关
C．由于能量守恒，所以我们不需要节能
D．在狭义相对论中，物体的质量会随物体的速度的变化而变化
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，c B．0.3c，0.2c C．c，c D．1.3c，0.3c
7．下列说法正确的是 （　　）
A．波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移
B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变大
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
E.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，真空的光速都是相同的
8．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )
A． B．
C． D．
9．一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
10．历史上很多物理学家对物理学的发展做出了重要的贡献，下面有关描述符合物理学史实的是
A．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术
B．爱因斯坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观
C．查德威克发现了电子，揭开了人类探究原子结构的序幕
D．德布罗意提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难
11．以下说法正确的是（）
A．核裂变与核聚变都伴有质量亏损，亏损的质量转化成能量
B．射线和光电效应中逸出的电子都是原子核衰变产生的
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系
D．原子核所含核子单独存在时的总质量不小于该原子核的质量
12．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
13．在1905年爱因斯坦提出了《狭义相对论理论》，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（　　）
A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
C．物体在接近光速运动时，它的质量会变小
D．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大
14．如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行,你可以发觉( )
A．你的质量在增加
B．你的心脏跳动在慢下来
C．你在变小
D．你永远不能由自身的变化知道你的速度
15．关于经典力学，下列说法正确的是（　　）
A．经典力学取得了巨大的成就，所以经典力学是普遍适用的
B．由于相对论及量子力学的提出，经典力学已经失去了它的作用
C．相对论及量子力学的出现是对经典力学的否定
D．经典力学在宏观低速中仍适用
二、填空题（共4题）
16．下列说法正确的是________．
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理
B鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大
C．地面上的人观察在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快
D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
E无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
17．如图所示，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，乙向甲发出一束光进行联络，则甲观测到该光束的传播速度是___________（选填“c”“1.4c”或“0.4c”）；若地面上的观察者和甲、乙均戴着相同的手表，且在甲、乙登上飞船前已调整一致，则三人的手表相比___________（选填“甲最慢”“乙最慢”或“示数相同”）
18．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
19．有不同相对速度的情况下,时钟的频率是不同的,它们之间的关系如图所示．由此可知,当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时,时钟的周期大约为________．在日常生活中,我们无法察觉时钟周期性变化的现象,是因为观察者相对于时钟的运动速度__________________．若在高速运行的飞船上有一只表,从地面上观察,飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________________(选填“快”或“慢”)了．
三、综合题（共4题）
20．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．
21．在6000m的高空大气层中产生了一个π介子，以速度v＝0.998c飞向地球，π介子在自身静止参照系中的寿命为Δτ＝2×10－6s，问在地球上的观察者和π介子静止参照系中的观察者看来，π介子能否到达地球。
22．研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称为介子，质量约为电子质量的273倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称为π＋或π－，若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ＝2.56×10－8s，设π±介子以0.9c的速率运动，求：
(1)在实验室参考系中观测到的该粒子的平均寿命；
(2)在实验室参考系中观测到该粒子运动的平均距离；
(3)该粒子运动时的动能。
23．一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？
参考答案
1．B
2．B
3．D
4．B
5．C
6．C
7．E
8．C
9．B
10．B
11．C
12．C
13．B
14．D
15．D
16．ABD
17．c 甲最慢
18．k；
19．2.5s 远小于光速c 慢
20．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价
21．可以
22．(1)5.87×10－8s；(2)15.85m；(3)2.89×10－11J
23．