5.2狭义相对论的基本原理基础巩固（Word版含答案）

5.2狭义相对论的基本原理基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．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．
2．自古以来，人类就开始孜孜不息地探索自然界的基本运动规律，以下符合史实的是（　　）
A．波兰天文学家哥白尼提出“地心说”
B．牛顿最早提出“日心说”
C．丹麦天文学家第谷提出了太阳系行星运动的三大定律
D．爱因斯坦提出假说：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样
3．下列描述中正确的是
A．相对论和量子力学的出现说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，那么经典力学就失去了它的意义
B．交流感应电动机就是利用电磁阻尼的原理工作的
C．地磁场在北半球的上空有垂直于地表向上的磁场分量
D．电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为该电路的内能
4．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
5．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
6．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
7．以下有关物理史实的说法，正确的是（　　）
A．开普勒总结了万有引力定律 B．日心说是伽利略首先提出来的
C．万有引力常量G是牛顿最先测出的 D．狭义相对论理论是爱因斯坦建立的
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．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
10．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
11．下列说法正确的是
A．光学镜头上的增透膜是光的全反射的应用
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
C．在高速运行的航天器上看地球上的钟变快了
D．当观察者向静止的声源远离时，接收到的声音的波长大于声源发出的波长
12．下列说法正确的是（　　）
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
B．当波源与观察者互相靠近时，观察者接收到的波的频率会变小
C．X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官
D．相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态无关
13．以下关于相对论的说法，正确的是
A．观察者与光源相向运动时，观测到的光速大于m/s
B．在不同的惯性系中观测同一物体，尺寸都相同
C．对于同一个物理过程经历的时间，在任何惯性系中观测结果都相同
D．当物体相对某一惯性系高速运动时，其质量的观测值与速度大小有关
14．下列物理学史中人物关系正确的是
A．哥白尼认为地球是宇宙的中心
B．牛顿提出了狭义相对论
C．卡文迪许发现的万有引力定律
D．开普勒揭示了行星绕太阳的轨道是椭圆
15．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确的是(　　)
A．狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论
B．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
C．经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
二、填空题（共4题）
16．相对论时空观
（1）19世纪，英国物理学家______根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度______光速c；
（2）1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度______！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系______（填“相符”或“不符”）；
（3）爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是______的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的；
（4）时间延缓效应
（a）如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是；
（b）Δt与Δτ的关系总有Δt>Δτ（填“>”“<”或“=”），即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态______；（填“有关”或“无关”）
（5）长度收缩效应：
（a）如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是；
（b）l与l0的关系总有l”“<”或“=”），即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态______。（填“无关”或“有关”）
17．牛顿、爱因斯坦对物理学的发展做出了卓越贡献，根据你对牛顿、爱因斯坦的了解，请完成下表：
牛顿 爱因斯坦
主要贡献1 ________ ________
主要贡献2 ________ ________
18．下列各说法中正确的是___________
A．对于受迫振动，驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越大
B．摆钟偏慢时可缩短摆长进行校准
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关
D．火车鸣笛驶出站台时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
E.频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来，这种现象叫作波的干涉
19．下列说法正确的是__________．（填正确答案前标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．当声源相对于观察者远离时，观察者听到的声音频率会变低
B．光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率
C．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡特别明亮是光的全反射现象
D．雷达是利用电磁波中的长波来测定物体位置的无线电设备
E．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关
三、综合题（共4题）
20．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？
21．简述爱因斯坦在狭义相对论中提出的两个基本假设。
22．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．
23．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
参考答案
1．D
2．D
3．D
4．D
5．B
6．E
7．D
8．B
9．B
10．D
11．D
12．C
13．D
14．D
15．B
16．麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 相同 有关 有关
17．牛顿运动三定律 光子说 万有引力定律 相对论
18．BCE
19．ACE
20．（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。
21．
两个基本假设为：
狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，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惯性系中是相同的。
22．
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。
23．
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。