5.2相对论时空观简介 学科素养提升练（word版含答案）

5.2相对论时空观简介 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率
C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小
2．像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性。下列说法正确的是（ ）
A．量子论和狭义相对论否定了经典力学
B．牛顿的万有引力理论适用于白矮星表面
C．相对论适用于任何情况下的任何物体
D．狭义相对论是时空观发展史上的一次大变革
3．下列说法正确的是（　　）
A．狭义相对论表明物体运动时的质量总小于静止时的质量
B．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者测得的光速是不变的
C．飞机远离卫星时，卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率
D．“和谐号”动车组高速行驶时，地面上测得其车厢长度将明显变短
4．下列说法正确的是（　　）
A．观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相互平行
B．电磁波和声波均能产生干涉、衍射、偏振现象
C．假设火车以接近光速的速度通过站台，站台上的旅客将观察到车上乘客变矮了
D．根据多普勒效应可以算出宇宙中的星球靠近或远离地球的速度
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．下列对爱因斯坦质能方程的理解正确的是（ ）
A．中能量E其实就是物体的内能
B．公式适用于任何类型的能量
C．由知质量与能量可以相互转化
D．不适合用来计算电池中的化学能
8．如图，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的。若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为（　　）
A．c＋v，c-v B．c，c
C．c-v，c＋v D．无法确定
9．一个质量为的物体，从静止开始做匀加速直线运动，随着速度的不断增大，下列说法正确的是（ ）
A．物体的速度越大，它的质量就越小
B．物体的速度越小，它的质量就越大
C．物体的质量与其速度无关
D．随着速度的增大，物体的质量将变大
10．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律并测出引力常量G
B．汽车过拱桥最高点时对桥的压力大于汽车的重力
C．物体受合外力不为零，则动能一定发生变化
D．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度要小
11．一张正方形宣传画，边长为5m，平行贴于铁路旁的广告牌上，如图所示，假设一高速列车以0.6c速度驶过，在司机看来，宣传画是（　　）
A．长4m、高5m的长方形
B．长6.25m、高5m的长方形
C．4m×4m的正方形
D．长5m、高4m的长方形
12．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
13．下列说法正确的是（　　）
A．变化的电场一定能产生变化的磁场
B．紫外线比无线电波的衍射能力强
C．真空中的光速与惯性参考系的选取无关
D．适当的紫外线照射对人体有好处
14．下列说法正确的是（ ）
A．做简谐振动的物体，速度和位移都相同的相邻时间间隔为一个周期
B．当障碍物的尺寸小于波长或与波长差不多时才能发生衍射
C．波的周期与波源的振动周期相同，波速与波源的振动速度相同
D．电磁波在与电场和磁场均垂直的方向上传播
E.相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
15．下列说法正确的是（　　）
A．强引力场的作用可使光谱线向红端偏移
B．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的
C．引力场越强的位置，时间进程越快
D．由于太阳引力场的影响，我们可以看到太阳后面的恒星
二、解答题
16．地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度，请思考：
（1）在狭义相对论中，地球的公转速度属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速？
（2）在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗？有什么差别？
17．有一枚相对于地球飞行的宇宙火箭，如果地球上的观察者测得火箭上的长度缩短、过程时间延长，有人因此得到结论说：火箭上的观察者将测得地球上的物体比火箭上同类物体更长而同一过程的时间将缩短．这个结论对吗？
参考答案
1．C
【详解】
A．全息照相利用了光的干涉原理，与光的衍射无关，A错误；
B．受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与是否发生共振无关，B错误；
C．根据时间延缓效应可知，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，C正确；
D．根据多普勒效应可知，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，D错误。
故选C。
2．D
【详解】
相对论和量子论的出现不是否定原有经典力学，而是明确经典力学只在一定条件下适用，白矮星由于引力极大，万有引力不能解释，相对论和经典力学一样不是任何条件都适用，故选D。
3．B
【详解】
A．根据相对论的基本理论可知，物体运动时的质量总大于静止时的质量，A错误；
B．根据光速不变理论，知不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者测得的光速是不变的，B正确；
C．飞机远离卫星时，产生多普勒效应，卫星接收到飞机的信号频率小于飞机发出的信息频率，C错误；
D．“和谐号”动车组高速行驶时，根据相对论效应，可知地面上测得其车厢长度会变短，但由于车速与光速相比太小，测得其车厢长度的变化非常小，D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相互垂直，故A错误；
B．声波在气体中为纵波，无偏振现象，故B错误；
C．根据尺缩效应可知，当物体运动的速度接近光速时，物体沿运动方向的长度将变短，火车以接近光速的速度通过站台时，站台上的旅客观察到车上的乘客变瘦了，而不是变矮了，故C错误；
D．根据多普勒效应，由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故D正确。
故选D。
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．中能量包括静质能和动能，而非物体的内能，A错误；
BD．也可以计算电池中的化学能，适用于任何类型的能量，B正确，D错误；
C．物体具有的质量与质量对应的能量称为质能，表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，C错误。
故选B。
8．B
【详解】
根据狭义相对论的观点：光速不变原理，即光速的大小与光源以及观察者的运动无关，所以两火箭上的观察者测出的光速都是c。
故选B。
9．D
【详解】
根据相对论时空观可知，物体的质量与它的速度有关，当物体的速度很大时，质量也会变得很大，故选项D正确，ABC错误。
故选D。
10．D
【详解】
A．万有引力常量是卡文迪许测量出来的，故A错误；
B．汽车通过拱桥最高点时，加速度方向竖直向下，处于失重状态，所以车对桥的压力小于汽车的重力，故B错误；
C．物体所受合外力不为零，但若不做功，物体的动能也不会发生变化，故C错误；
D．根据相对论尺缩效应，可知沿自身长度方向高速运动的杆，其长度比静止时的杆长度要小，故D正确。
故选D。
11．A
【详解】
一张正方形宣传画，边长为5m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.6c的速度接近此宣传画，根据相对论效应
司机测量时宣传画的长度变成4m，高5m的长方形，故A正确，BCD错误。
故选A。
12．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。
13．CD
【详解】
A．均匀变化的电场一定能产生恒定的磁场，故A错误；
B．紫外线比无线电波的波长短，衍射能力弱，故B错误；
C．根据狭义相对论，真空中的光速与惯性参考系的选取无关 ，故C正确
D．紫外线有杀菌消毒作用，适当的紫外线照射对人体有好处，故D正确。
故选CD。
14．ADE
【详解】
A．做简谐振动的物体，两相邻的位移和速度始终完全相同的两状态间的时间间隔为一个周期，故A正确；
B．当障碍物的尺寸小于波长或与波长差不多时才能发生明显衍射，故B错误；
C．波的周期与波源的振动周期相同，波速是波在介质中的传播速度，在均匀介质中波速是不变的，而波源的振动速度是波源做简谐运动的速度，是时刻变化的，故C错误；
D．电磁波在与电场和磁场均垂直的方向上传播，电磁波是横波，故D正确；
E．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，故E正确。
故选ADE。
15．AD
【详解】
A．强引力场的作用使光的波长变长，频率变低，光谱线向红端偏移，故A正确；
B．光的色散现象是由于光的折射现象引起的，故B错误；
C．引力场越强的位置，时间进程越慢，故C错误；
D．根据广义相对论的结论，因为太阳引力场的影响，使得光线发生弯曲，使我们能够看到太阳后面的恒星，故D正确。
故选AD。
16．（1）地球的公转速度属于低速，被加速器加速后的电子的速度属于高速；（2）不相同，随飞船旅行的时钟变慢。
【解析】
17．见解析
【详解】
这个结论是错误的。运动是相对的，火箭相对地球运动，地球相对火箭也以相反的方向运动。因此火箭上的人观测地球，仍然存在尺缩效应和钟慢效应，所以火箭上的观察者将测得地球上的物体比火箭上同类物体便短；同一过程是时间增加，所以题中所述说法是错误的.正确结论应当为：火箭上的观察者将测得地球上的物体比，来箭上同类物体更短，同一过程是时间增加。