5.2相对论时空观简介同步练习（Word版含答案）

5.2相对论时空观简介同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．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
2．若宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系，当他发现飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底时，他作出的如下判断中，正确的是（ ）
A．此飞船一定是停在某个星球的表面上
B．此飞船一定是正在远离任何天体的空间加速飞行
C．此飞船可能是停在某个星球的表面上，也可能是正在远离任何天体的空间加速飞行
D．此飞船可能是在远离任何天体的空间中匀速飞行
3．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，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是
A．牛顿认为地球是宇宙的中心
B．哥白尼用扭称实验测出了引力常数
C．万有引力定律计算出的轨道与实际观测结果有一定偏差，发现了海王星
D．相对论的创立推翻了经典力学
4．下列说法不正确的是（ ）
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C．光的偏振现象证实了光是横波．
D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
5．下面提供了科技发展的四则信息：
①低温技术已有重大突破，1933年低温已达0.25 K,1957年达到了2×10-5 K,1995年通过一系列巧妙的方法已达到1×10-8 K．随着低温技术的出现和发展，科学家一定能把热力学温度降到绝对零度以下．
②随着火箭技术的发展，人类一定能够在地球上任意位置的上空发射一颗同步卫星．
③一个国际科研小组正在研制某种使光速大大降低的介质，这些科学家希望在不久的将来能使光的速度降到每小时40 m左右，慢到几乎与乌龟爬行的速度相仿．
试卷第1页，共3页
④由于太阳的照射，海洋表面的温度可达30℃左右，而海洋深处的温度要低得多，在水深600～1 000 m的地方，水温约4℃，因此人们正在研制一种抗腐蚀的热交换器，利用海水温差发电，并取得了成功．
试辨别、判断以上信息中正确的是(　　)
A．①② B．②④ C．③④ D．①③
6．一个质量为的物体，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
7．关于绝对时空观和相对论时空观，下列说法错误的是（　　）
A．绝对时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的
B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系
C．牛顿力学只适用于宏观低速运动问题不适用于高速运动问题
D．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仍有很大的区别
8．若一列火车以接近光速的速度在高速行驶，车上的人用望远镜来观察地面上的一只排球，如果观察的很清晰，则观察结果是(　　)
A．像一只乒乓球(球体变小) B．像一只篮球(球体变大)
C．像一只橄榄球(竖直放置) D．像一只橄榄球(水平放置)
9．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
10．在一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )
A．洞口为椭圆形，长度变短 B．洞口为圆形、长度不变
C．洞口为椭圆形、长度不变 D．洞口为圆形，长度变短
11．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
12．下列说法中正确的是（　　）
A．开普勒提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．万有引力定律也适用于强相互作用力
C．相对论物理学研究的是物体在低速运动时所遵循规律
D．相对论物理学和量子力学的出现，使牛顿力学失去了意义
13．下列说法中错误的是（　　）
A．雷达是利用电磁波的反射来测定物体的位置
B．调制是电磁波发射的过程，调谐是电磁波接收的过程
C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄
D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短
14．如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行,你可以发觉( )
A．你的质量在增加
B．你的心脏跳动在慢下来
C．你在变小
D．你永远不能由自身的变化知道你的速度
15．对相对论的基本认识，下列说法正确的是
A．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快
D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
二、填空题（共4题）
16．在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1，在站台上测这两根柱子之间的距离为L2，则L1__________L2（选填“小于”“大于”或“等于”）。
17．设想一光子飞船以v=0.95C的速率相对于地球运动，若飞船上宇航员用测时器测他吸一支烟用去10 min，地球上的观测者测他吸一支烟用去________min.
18．狭义相对论认为时间和空间与物质的_________（填“质量”或“速度”）有关；在高速前进中的列车的中点处，某乘客突然按下手电筒，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c，站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度_________（填“相等”或“不等”）．
19．有不同相对速度的情况下,时钟的频率是不同的,它们之间的关系如图所示．由此可知,当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时,时钟的周期大约为________．在日常生活中,我们无法察觉时钟周期性变化的现象,是因为观察者相对于时钟的运动速度__________________．若在高速运行的飞船上有一只表,从地面上观察,飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________________(选填“快”或“慢”)了．
三、综合题（共4题）
20．某物体静止时的质量为1Kg,若该物体分别以100m/s和0.9倍光速运动，试按照狭义相对论的观点分别计算出物体在两种情况下的质量，此结果说明了什么？
21．半人马星座α星是太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016 m.设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间.若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多长时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多长？
22．带正电的π介子是一种不稳定的粒子，当它静止时，平均寿命为2.5×10－8 s，然后就衰变为一个μ子和一个中微子.今有一束π介子，在实验室中测得它的速率为u＝0.99c，并测出它从产生到衰变通过的平均距离为52 m.
(1)问这些测量结果是否一致？
(2)计算相对于π介子静止的参考系中π介子的平均寿命是多少？
23．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
2．C
3．C
4．B
5．C
6．D
7．D
8．C
9．D
10．D
11．D
12．A
13．C
14．D
15．A
16．小于
17．32
18． 速度 相等
19． 2.5s 远小于光速c 慢
20．在物体的速度为100m/s和0.9倍光速时，根据分别算出两种情况下的质量为
由此可见：一般物体的运动，不考虑其质量的变化．当其速度接近光速时，质量变化明显．
21．9年 0.4年
22．（1）一致（2）
23．1.000000005
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