5.2狭义相对论的基本原理 课时提升练（word解析版）

5.2狭义相对论的基本原理 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．爱因斯坦冲破传统思想的束缚，提出了一种新的观念并建立起相对论，这个新观念是（ ）
A．真空中的光速是自然界中速度的极限
B．牛顿定律仅适用于低速、宏观领域
C．牛顿定律适用于一切领域
D．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大
2．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
3．下列说法中正确的是（　　）
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性
C．雨后阳光下公路积水表面漂浮的油膜呈现彩色，这是光的折射现象
D．考虑相对论效应，杆沿自身长度方向高速运动时比静止时长
4．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。关于科学家和他们的贡献，下列说法中错误的是（　　）
A．德国天文学家开普勒对他的导师一第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律
B．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G，并说明了天上和地下的物体间引力作用都遵从万有引力定律
C．爱因斯坦建立了相对论，当相对论与量子力学的出现，使人们认识到经典力学只适用于低速运动与宏观世界
D．德国的伽勒在勒维耶预言的位置处发现了海王星，人们称其为“笔尖下发现的行星”
5．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是（　　）
A．卡文迪许通过实验测出了引力常量G
B．牛顿总结出了行星运动的三大规律
C．爱因斯坦发现了万有引力定律
D．开普勒建立了狭义相对论
6．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，促进了物质生产繁荣与人类文明的进步，下列表述不正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律
B．卡文迪什通过实验测出了万有引力常量G
C．相对论的创立表明经典力学已不在适用
D．伽利略发现了单摆的等时性
7．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
8．以下说法正确的是（　　）
A．狭义相对论认为，在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的
B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号
C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流
D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理
9．在物理学的发展中，有许多科学家做出了重大贡献，下列说法中错误的是（　　）
A．牛顿建立了速度、加速度等概念，并建立了牛顿三大定律
B．爱因斯坦建立了广义相对论，并预言了引力波的存在
C．伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端
D．伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快
10．下列说法中正确的是（　　）
A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
11．下列有关物理学史的一些说法正确的是：（ ）
A．在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙的利用斜面实验来冲淡重力影响（增加运动时间），使运动时间更容易测量，最后逻辑推理证明了自由落体的运动规律
B．经典力学认为同一过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同参考系中是不同的
C．奥斯特发现了电磁感应现象，并总结出了法拉第电磁感应定律
D．1897年，贝克勒尔利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构
12．下列说法不符合科学的是（ ）
A．伽利略通过理想斜面实验得出：在水平面上运动的物体，若没有摩擦，将一直运动下去
B．牛顿发现了万有引力定律，一百多年后卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量G
C．开普勒在前人关于天体运动的研究基础上，通过自己的观察与研究，提出了行星运动三定律
D．爱因斯坦在20世纪初创立了相对论理论，这表明牛顿的经典力学已不再适用
13．下列说法中正确的是（　　）
A．遥控器发出的红外线脉冲信号可以用来遥控电视机、录像机和空调机
B．观察者相对于振动频率一定的声源运动时，接收到声波的频率小于声源频率
C．狭义相对论认为真空中光源的运动会影响光的传播速度
D．光的偏振现象说明光是一种横波
E.两列频率相同的机械波相遇时，在相遇区可能会出现稳定干涉现象
14．下列说法中正确的是（ ）
A．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关
B．如果质点所受的合外力总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
C．紫光的双缝干涉条纹间距不可能大于红光双缝干涉条纹间距
D．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定大
E.利用红外摄影可以不受天气（阴雨、大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物
15．关于光学现象，下列说法中正确的有（　　）
A．光的偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象
B．雨后的彩虹是由于光透过空气中的小水珠发生了衍射现象
C．已知的半衰期为24天，经过96天还剩下
D．某人在速度为的飞船上打开一光源，则这束光相对于地面的速度应为
二、解答题
16．狭义相对论的两个前提为什么叫作假设 两个基本假设又是如何经过实践检验的
17．试分析伽利略相对性原理与狭义相对论中相对性原理的区别和联系．
参考答案
1．A
【详解】
A．爱因斯坦提出了相对论，它认为真空中的光速是自然界中速度的极限，故A正确；
BC．牛顿定律是经典物理学的基础，它仅适用于低速、宏观领域，并不适用于一切领域，但这不是爱因斯坦提出的新观念，爱因斯坦提出的是相对论的观念，故BC错误；
D．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，不是新的观念，故D错误。
故选A。
2．D
【分析】
【详解】
A.经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，A错误；
BC.相对论、量子论的提出，没有否定经典力学，经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，BC错误；
D.经典力学在低速、宏观状态下的仍然可以使用，对于高速、微观的情形经典力学不适用，D正确．
故选D。
3．B
【详解】
A．根据麦克斯韦理论可知，只有周期性变化的电场产生变化的磁场，故A错误；
B．衍射是波的特有现象，电子的衍射图样证实了实物粒子具有波动性，故B正确；
C．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉造成的，故C错误；
D．考虑相对论效应，根据长度与速度关系公式
可知，沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．德国天文学家开普勒对他的导师一第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，A正确；
B．牛顿进行了“月地检验”，得出天上和地下的物体间的引力作用都遵从万有引力定律，B说法错误， B错误；
C．爱因斯坦建立了相对论，当相对论与量子力学的出现，使人们认识到经典力学只适用于低速运动与宏观世界，C正确；
D．德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星，人们称其为“笔尖下发现的行星”，D正确。
故选B。
5．A
【详解】
A．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间的万有引力的测量，比较准确地得出了G的数值，故A正确；
B．德国天文学家开普勒通过研究丹麦天文学家第谷的行星观测记录，总结出了行星运动的三大规律，故B错误；
CD．牛顿发现了万有引力定律，爱因斯坦建立了狭义相对论，故CD错误。
故选A。
6．C
【详解】
A. 牛顿在总结前人的基础上发现了万有引力定律，而英国科学家卡文迪许利用扭秤装置，第一次测出了引力常量G，故A正确，B正确；
C.相对论的创立并不表明经典力学已不再适用，以牛顿运动定律为基础的经典力学，适用于低速宏观物体，故C错误；
D. 单摆的等时性是由伽利略发现的，故D正确．
本题选择错误，故选C.
7．B
【详解】
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，选项A正确； 卡文迪许对引力常量进行了准确的测定，选项B错误；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，选项C正确； 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，选项D正确；此题选择错误的选项，故选B.
8．C
【详解】
A．狭义相对论认为，在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的，选项A错误；
B．传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，故B错误；
C．真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在冶炼炉中产生涡流，从而产生大量的热量。故C正确。
D．交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，故D错误；
故选C。
9．A
【详解】
A．伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，故A错误；
B．爱因斯坦建立了广义相对论，并预言了引力波的存在，故B正确；
C．伽利略首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展，伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端，故C正确；
D．伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快，故D正确；
本题选错误项，故选A。
10．D
【详解】
A．根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A错误；
B．均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故B错误；
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，光的波长减小，根据
则干涉条纹间距变窄，故C错误；
D．根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故D正确。
故选D。
11．A
【详解】
A．在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙的利用斜面实验来冲淡重力影响（增加运动时间），使运动时间更容易测量，最后逻辑推理证明了自由落体的运动规律，选项A正确；
B．经典力学认为同一过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同参考系中是相同的，选项B错误；
C．法拉第发现了电磁感应现象，法拉第电磁感应定律是纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出来的，选项C错误；
D．1897年，汤姆孙利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，选项D错误。
故选A。
12．D
【详解】
试题分析：本题应根据牛顿、卡文迪许、伽利略、开普勒等等科学的发现或研究成果进行解答．
解：A、伽利略通过理想斜面实验得出：物体的运动不需要力来维持，在水平面上运动的物体，若没有摩擦，将一直运动下去，A正确
B、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤测定了万有引力常量G，B正确
C、开普勒在前人关于天体运动的研究基础上，通过自己的观察与研究，提出了行星运动三定律．故C正确．
D、牛顿的经典力学是爱因斯坦相对论理论在低速条件下的近似，所以相对论的创立并不表明牛顿的经典力学已不再适用．故D错误．
本题选不符合史实的，故选D
【点评】本题关键要掌握物理学家的科学成就和著名实验．
13．ADE
【详解】
A．遥控器发出的红外线脉冲信号可以用来遥控电视机、录像机和空调机，选项A正确；
B．观察者相对于振动频率一定的声源运动时，当观察者远离声源运动时，接收到声波的频率小于声源频率，选项B错误；
C．狭义相对论认为光速是不变的，即光速不变原理；故C错误；
D．光的偏振现象说明光是一种横波，选项D正确；
E．根据波的干涉的条件可知，两列频率相同的机械波相遇时，在相遇区可能会出现稳定干涉现象，选项E正确。
故选ADE。
14．ADE
【详解】
A.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，选项A正确；
B.如果质点所受的合外力总是指向平衡位置，且满足F=-kx，则质点的运动就是简谐运动，选项B错误；
C.根据 可知，因紫光的波长虽然小于红光，但是由于l和d不确定，则紫光的双缝干涉条纹间距也可能大于红光双缝干涉条纹间距，选项C错误；
D. 一个单摆在海平面上的振动周期为T，根据可知，将其放在某高山之巅，重力加速度变小，其振动周期一定大，选项D正确；
E. 利用红外摄影可以不受天气（阴雨、大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物，选项E正确；
故选ADE。
15．AC
【详解】
A．光的偏振现象能说明光是横波，则光具有波动性，但纵波并不能发生偏振现象，故A正确；
B．雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，故B错误；
C．根据半衰期的定义，由题意可得
故C正确；
D．在速度为0.5c的飞船上打开一光源，根据光速不变原理，则这束光相对于地面的速度应为c，故D错误。
故选AC。
16．见详解
【详解】
1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的。虽然相对论的两个假设可以由迈克尔逊-莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度，所以狭义相对论仍然叫假设。
17．见解析
【详解】
经典相对性原理（伽利略相对性原理）：任何密闭惯性参照系内的试验，不能判断参照系是静止还是做匀速直线运动。
狭义相对论中相对性原理：物理体系的状态变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。
不同点是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，推导出的是伽利略变换，可以保证机械力学规律的坐标变换不变性，但不能保证电磁运动规律的坐标变换不变性，所以本质上只适用于低速力学现象。
两种情况下的相对性原理都是在惯性系中成立的，同时性不随惯性系的选择而变化。