5.1初识相对论 自主提升过关练(Word版含答案)

5.1初识相对论 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．下列说法正确的是（ ）
A．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量也不随运动状态而改变
B．在经典力学中,物体的质量随运动速度的增加而减小,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大
C．在经典力学中,物体的质量是不变的,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大
D．上述说法都是错误的
2．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
3．下列说法中正确的是（ ）
A．一个物体既是施力物体又是受力物体
B．在经典力学中，位移和时间的测量都与参考系选择有关
C．牛顿发现了万有引力定律，并计算出地球和太阳之间万有引力的大小
D．惯性定律在任何参考系中都成立
4．一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
5．2005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”
6．以下哪些属于相对论的基本假设（　　）
A．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小
B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的
D．宇宙飞船绕地球的运动不适用于牛顿力学
7．下列说法正确的是（　　）
A．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化
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．相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的
D．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都能在真空中传播
8．建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家和创立相对论的科学家分别是(　　)
A．麦克斯韦　法拉第
B．麦克斯韦　爱因斯坦
C．赫兹　爱因斯坦
D．法拉第　麦克斯韦
9．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3C的速度匀速飞过（C为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间
A．大于100分钟 B．等于100分钟 C．小于100分钟 D．不能确定
10．经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是(　　)
A．由于经典力学有局限性，所以它是错误的
B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立
C．狭义相对论能描述微观粒子运动的规律
D．量子力学能描述微观粒子运动的规律
11．牛顿时代的科学家们围绕天体之间引力的研究，经历了大量曲折而又闪烁智慧的科学实践，在万有引力定律的发现及其发展历程中，下列叙述不符合史实的是（　　）
A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律
B．卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值
C．根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
D．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和低速运动物体
12．下列对光学现象的认识正确的是（　　）
A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象
B．狭义相对论说，在任意惯性参考系里，一切力学规律都是相同的
C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象
D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高
13．关于对光学的性质以及相对论的理解，下列说法正确的是（　　）
A．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的
B．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
C．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
D．由红光和绿光组成的一束光束从水中射向空气，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光
E．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
14．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
15．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
二、解答题
16．请同学们讨论一下狭义相对论为什么叫做假设而不叫做原理
17．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c)
参考答案
1．C
【解析】
由相对论质量公式可知物体的质量随速度的增大而增大；经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似．在狭义相对论的所有公式中，只要令v＜＜c，在数学上稍作变换，就会发现，它们将全部退化为牛顿的经典力学公式．故ABD错误，C正确；
故选C。
2．C
【解析】
【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。
3．A
【解析】
A．力的作用是相互的，因此一个物体既是施力物体又是受力物体，故A正确；
B．位移只和物体的始末位置有关，与选取的参考系无关，故B错误；
C．牛顿发现了万有引力定律，但是没有测量出地球和太阳之间的引力，因为万有引力常量不是他测出来的，故C错误；
D．惯性定律是牛顿第一定律，只有在惯性系中才成立，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
在相对论中，普遍存在一种误解，认为运动物体的质量总是随速度的增加而增大，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。正确的理解是，物体质量增大只发生在给它不断输入能量的时候。对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入，而摩托车的能量却是它自己带来的。能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车。能量与质量相对应，所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度的增加而增大。选项B正确，ACD错误。
故选B。
5．B
【解析】
【详解】
爱因斯坦对物理学的贡献之一是创立“相对论”。
故选B。
6．B
【解析】
爱因斯坦提出的两条基本假设为相对性原理和光速不变原理，相对性原理即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，光速不变原理即为光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小与光源的运动状态无关，故B正确，A、C、D错误。
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
A．当声源与观察者的间距发生变化时，出现多普勒效应的现象，原因是接收的频率发生变化，故A错误；
B．当变化是非均匀变化的则一定能产生变化的电场或磁场，当变化是均匀变化时，则不能产生变化的电场或磁场，只能产生稳定的电场或磁场，故B错误；
C．根据狭义相对论光速不变原理可知，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故C正确；
D．电磁波和机械波都都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，这是波的特有现象，机械波的传播需要介质，在真空中不能传播，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
在19世纪60年代建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家是麦克斯韦，创立相对论的科学家是爱因斯坦．
A．麦克斯韦、法拉第，与结论不相符，选项A错误；
B．麦克斯韦、爱因斯坦，与结论相符，选项B正确；
C．赫兹、爱因斯坦，与结论不相符，选项C错误；
D．法拉第、麦克斯韦，与结论不相符，选项D错误；
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间，可知飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间大于100分钟．选项A正确．故选A．
10．D
【解析】
【详解】
相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形．故A错误．当物体的速度接近光速时，经典力学不成立，故B错误．量子力学能够描述微观粒子运动的规律．故C错误，D正确．故选D．
点睛：该题考查经典力学的使用范围，记住：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体．
11．D
【解析】
A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律，A正确，不符合题意；
B．卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值，B正确，不符合题意；
C．根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，C正确，不符合题意；
D．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体，D错误，符合题意。
故选D。
12．D
【解析】
【详解】
A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，故A错误；
B．根据狭义相对论的两个基本假设可知，在不同惯性参考系里，一切物理规律都是相同的，故B错误；
C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象，故C错误；
D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，由于光的折射，他看到灯的位置比实际位置高，故D正确。
故选D。
13．BDE
【解析】
【详解】
A．狭义相对性原理指出，力学规律在任何“惯性”参考系中都是相同的，故A错误；
B．照相机镜头的偏振滤光片，阻碍其他反射光的进入，使得所拍影像清晰，故B正确；
C．由相对论知光在真空中的传播速度在不同的惯性参考系中数值不变，故C错误；
D．由红光和绿光组成的一束光束从水中射向空气，由于绿光的折射率较大，由全反射临界角公式可知绿光的全反射临界角较小，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光，故D正确；
E．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于单缝衍射，故E正确。
故选BDE。
14．AC
【解析】
【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。
15．ADE
【解析】
【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。
16．在提出了假设之后，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
【解析】
【详解】
在提出了假设之后，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．
【点睛】
虽然这两个假设可以由麦克尔孙—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.
17．0.99995c
【解析】
【详解】
设当粒子的速率为v时才有
由相对论质量公式根据
解得：
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