5.2相对论时空观 自主提升过关练-2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册（word 含答案）

5.2相对论时空观 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是( )
A．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理
B．有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速
C．在地面参考系中，观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生，如果在沿北京—上海方向高速飞行的飞船上观测，他们也是同时诞生的
D．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学和电磁学的)都是不同的
2．下列说法正确的是（　　）
A．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的
C．微观粒子的运动规律可完全应用牛顿力学来说明
D．相对论和量子力学否定了牛顿力学的结论
3．伟大的科学家爱因斯坦，在物理学方面取得了巨大的成就。下列属于爱因斯坦主要贡献的是（　　）
A．建立了相对论 B．提出了焦耳定律
C．发现了万有引力定律 D．总结得出了牛顿第一定律
4．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
5．下列关于牛顿经典力学和爱因斯坦相对论中说法正确的是（　　）
A．不论宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都适用
B．爱因斯坦相对论无论是宏观低速还是微观高速运动的物体都适用
C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是不一致的
D．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论
6．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
7．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
8．如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．你根据你的质量在增加发觉自己在运动
B．你根据你的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动
C．你根据你在变小发觉自己在运动
D．你永远不能由自身的变化知道你的速度
9．下列说法中正确的是（ ）
A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低
B．相同频率的机械波和电磁波叠加时也能发生干涉现象
C．雷电时发出的声光从空气传入水中波长均减小
D．高速运动的飞船中测得舷窗的长度比静止在地面上的该飞船中测得的短
10．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vbA．a B．b C．c D．无法确定
11．2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对物理学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献之一是（　　）
A．发现“电流的磁效应” B．创立“相对论”
C．发现“能量守恒定律” D．发现“万有引力定律”
12．关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（　　）
A．相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学
B．真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C．经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体
D．经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立
13．关于相对论及相关问题，下列说法正确的是（　　）
A．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
B．当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用
C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，如分析地球上物体的运动就不必考虑质量变化
D．按照相对论理论，一个真实的静止质量不为零的物体相对任何惯性参考系的速度有可能超过光速
14．物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律
B．牛顿通过实验证实了万有引力定律
C．相对论的创立表明经典力学已不再适用
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域
15．下列说法中错误的是
A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关
B．物体做受迫振动的周期，与物体的固有周期无关
C．声源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于声源振动的频率
D．由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
二、解答题
16．如图13－3－3所示，考虑几个问题：
(1)若参考系O′相对于参考系O静止，人看到的光速应是多少？
(2)若参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？
(3)若参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？
17．地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，它的质量增大到静止质量的多少倍？
参考答案
1．A
【详解】
AD．在爱因斯坦的相对论中，它的两个假设是：(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。A正确，D错误；
B．真空中的光速是最大的速度。B错误；
C．在沿北京—上海方向高速飞行的飞船上观测，婴儿不是同时诞生的，C错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故A正确；
B．相对论告诉我们，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B错误；
C．由于微观粒子的运动既有波动性，又有粒子性，所以运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律，故C错误；
D．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，对于高速、微观的情形经典力学不适用，故D错误。
故选A。
3．A
【详解】
爱因斯坦的主要贡献是建立了相对论；焦耳定律是焦耳总结出的；牛顿发现万有引力定律；牛顿总结出了牛顿第一定律。
故选A。
4．C
【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。所以宝宝观测到该光束的传播速度为c，所以ABD错误，C正确。
故选C。
5．B
【详解】
AB．经典力学只适用宏观世界，低速运动。相对论在任何情况都适用，故A错误，B正确；
C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是一致的，故C错误；
D．经典力学有其自身的局限性和适用范围，但对于低速宏观物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它适用范围内大放异彩，故D错误。
故选B。
6．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。
7．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。
8．D
【详解】
根据狭义相对论知识可知，宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可发现自身变化，也不能由自身变化知道他的速度。
故选D。
9．A
【详解】
A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低，选项A正确；
B．机械波和电磁波是不同性质的波，即使频率相同叠加时也不能发生干涉现象，选项B错误；
C．雷电时发出的声从空气传入水中波速变大，波长变大；光从空气传入水中波速变小，波长变小，选项C错误；
D．高速运动飞船中，沿着速度的方向两点距离才变短，选项D错误。
故选A。
10．C
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知
则相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，所以c走的最慢，故C正确，ABD错误。
故选C。
11．B
【详解】
爱因斯坦对物理学的贡献之一是创立“相对论”。
故选B。
12．D
【详解】
A．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，选项A错误；
B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，选项B错误；
C．经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；选项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，选项D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
A．狭义相对论认为一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效；或者说，一切物理定律（除引力外）的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变，故A正确；
B．当物体以远小于光速的速度运动时，质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故B错误；
C．当物体以较小的速度运动时，质速关系可知质量变化十分微小，可忽略，故C正确；
D．由质能关系和质速关系可知，如果净质量不为零的物体以光速c运动，则它的能量为无穷大。也就是说，把这样的物体加速到光速需要做的功为无穷大，但这是不可能的。因此，通常物体的速度只能接近而不可能达到真空光速，即光速c是物质的极限速度。故D错误。
故选AC。
14．AD
【分析】
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
【详解】
A项：牛顿发现了万有引力定律，故A正确；
B项：牛顿通过月地检验证实了万有引力定律，故B错误；
C项：相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故C错误；
D、爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域，故D正确．
故选AD．
【点睛】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
15．AD
【详解】
A. 相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故A符合题意；
B. 物体做受迫振动的周期，等于驱动力的周期，与物体的固有周期无关，故B不符合题意；
C. 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C不符合题意；
D. 由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生磁场，故D符合题意。
故选AD
16．(1)c　(2)c　(3)c
【解析】
根据狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系．
因此三种情况下，人观察到的光速都是c.
17．1.000000005
【详解】
地球以的速度绕太阳公转时，根据爱因斯坦相对论的公式
得它的质量
所以它的质量增大到静止质量的倍．