5.2相对论时空观同步练习（word版含答案）

5.2相对论时空观同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿通过理想斜面得出结论“力是改变物体运动的原因”，推翻了亚里士多德提出的“力是维持物体运动的原因”的观点
B．美国物理学家密里根通过油滴实验最先测定了元电荷e的电荷量
C．牛顿于1687年正式发表万有引力定律，阐述了天体运动的原因，1798年英国物理学家库仑利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量，测出了地球的质量
D．麦克斯韦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
2．设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，光向四面八方辐射．则下列说法正确的是( )
A．飞船正前方地面上的观察者测得这一光速为1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者测得这一光速为0.5c
C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者测得这一光速是c
D．在另一个以速度为0.5c的反方向运动的飞船上的观察者看不到光
3．如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动．则下列说法中正确的是（ ）
A．乙观察到甲身高变高
B．甲观察到乙身高变低
C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快
D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c
4．下列说法正确的是（　　）
A．全息照相主要是利用了光的偏振
B．增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:（1）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；（2）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
5．下列说法正确的是
A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关
B．自然光在玻璃表面的反射光是偏振光
C．根据麦克斯韦的电磁场理论可知,变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
D．验钞机是利用红外线使钞票上的荧光物质发光效应进行防伪的
6．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
7．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)
8．某物体在静止时的质量为，在速度为v的高速（接近光速）情况下质量为m，则由狭义相对论可知物体速度v为（ ）
A． B．
C． D．
9．下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波具有偏振现象，说明电磁波是纵波
B．电磁波谱中最容易发生衍射的是无线电波
C．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，是因为它们都可以在真空中传播
D．光速不变原理和时间间隔的相对性是狭义相对论的两个基本假设
10．关于科学家在物理学上做出的贡献，下列说法正确的是
A．奥斯特发现了电磁感应现象 B．爱因斯坦发现了行星运动规律
C．牛顿提出了万有引力定律 D．开普勒提出了狭义相对论
11．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是
A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了
B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了
C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了
D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了
12．物理学的发展极大地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和人类文明的进步，下列表述正确的是（ ）
A．牛顿通过实验证实了万有引力定律
B．经典力学无法研究天体运动
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，把物理学推到高速领域
13．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为(　　)
A．0.5c B．0.6c
C．0.8c D．0.9c
14．年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为，地球质量为，引力常量为。则（　　）
A．，
B．，
C．地面上的观察者观察到飞船上的钟在近地点比在远地点走得更慢
D．根据相对论，飞船中的观察者发现静止于地面的钟走快了
15．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
二、填空题（共4题）
16．一列长为L的列车以速度0.5c相对地面运动，地面上的人测得该列车的长度为L′．则L′_________L（填“>”、“<”或“=”）．地面上的人测得，列车上的时钟比地面上的时钟要________（填“快”或“慢”）．
17．经典力学认为时间是________，质量是_________，空间是________．经典力学深入到高速领域将被______所代替，深入到微观领域将被________所代替．
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．“世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关．根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系如图．由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8c（c为光速）时，米尺长度大约是________m．在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度________．
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？
21．一列火车在前进中，车头和车尾各遭到一次闪电轰击．据车上的一个观察者测定，这两次轰击是同时发生的。试问：据地面上观察者的测定，它们是否仍然同时？如果不同时，车头和车尾哪处先遭到轰击？
22．(1)假设宇宙飞船是全封闭的，宇航员和外界没有任何联系，宇航员如何判断使物体以某一加速度下落的力到底是引力还是惯性力？
(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲吗？引力对光束的效应告诉我们什么？
23．如果观察者测出一个高速运动的电子质量为2m0，问电子速度为多大？(m0为电子的静止质量)
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．C
3．D
4．D
5．B
6．D
7．C
8．B
9．B
10．C
11．A
12．D
13．C
14．C
15．C
16． < 慢
17． 绝对的 不变的 三维的 相对论 量子力学
18．BCE
19． 0.6 远远小于光速
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．不同时，车尾先遭到轰击。
22．
(1)宇宙飞船中的物体受到以某一加速度下落的力可能是由于受到某个星体的引力，也可能是由于宇宙飞船正在加速飞行.两种情况的效果是等价的，所以宇航员无法判断使物体以某一加速度下落的力是引力还是惯性力，即一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系是等价的；
(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲，因为加速运动的参考系中出现的惯性力等效于引力，使得光线发生弯曲.引力对光束的效应说明，引力的存在使空间变形.
23．0.866c
答案第1页，共2页