5.3相对论的时空观与宇宙基础巩固（word版含答案）

5.3相对论的时空观与宇宙基础巩固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．如果真空中的光速为c=3.0×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1=2.4×108 m/s时，质量为3 kg．当它的速度为1.8×108 m/s时，其质量是 （ ）
A．2.25 kg B．2.50 kg
C．3.00 kg D．2.10 kg
2．你现在正在完成90分钟的物理期中考试，假设一艘飞船相对你以的速度匀速飞过（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90分钟 B．等于90分钟 C．小于90分钟 D．不能确定
3．在1905年爱因斯坦提出了狭义相对论理论，此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（　　）
A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的
C．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大
D．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体
4．由爱因斯坦创立的相对论，对现代物理学的发展和现代人类思想的发展有着巨大的影响，从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。下列关于相对论的说法中，正确的是（　　）
A．由质能方程E=mc2可知，质量就是能量
B．在任何参考系中，光在真空中的速度都保持不变
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．火箭以0.5倍的光速从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度变短了
5．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
6．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′．则S和S′的大小关系是(　　)
A．S>S′ B．S＝S′
C．S7．下列关于近代物理的说法，正确的是
A．玻尔理论成功解释了各种原子发出的光谱
B．能揭示原子具有核式结构的事件是氢原子光谱的发现
C．光电效应实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难
D．质能方程揭示了物体的能量和质量之间存在着密切的确定关系，提出这一方程的科学家是卢瑟福
8．如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9m，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为c、飞行器中的飞行员认为（　　）
A．教室中的时钟变快
B．教室的长度大于9m
C．从光源发出的光先到达教室后壁
D．光源发出的光，向后的速度小于c
9．根据爱因斯坦提出的相对论，以下说法正确的是
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．物体的质量取决于物体所含物质的多少，物体无论以多大速度运动，其质量与速度无关
C．一个真实的物体，其运动速度有可能达到甚至超过真空中的光速
D．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变的
10．下列说法正确的是
A．传感器是把非电信息转换成电信息的器件或装置
B．真空中的光速在不同惯性系中测得的数值是不相同的
C．紫外线常用于医院和食品消毒，是因为它具有显著的热效应
D．波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率小于波源的频率
11．爱因斯坦建立了广义相对论，并根据这一理论推导得出三个著名的预言：水星轨道近日点的进动；太阳引起的光线偏折；光波的重力红移。经过科学实验的检验，最终证实这些预言的理论计算与实验结果都能吻合。这说明广义相对论（　　）
A．是人类对客观世界的最终反映
B．被观察结果证实了理论的合理性
C．是客观事实检验过的绝对真理
D．比牛顿引力理论更具实用价值
12．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是（　　）
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D．火箭上的人看地面物体长度变短，时间进程变慢了
13．下列说法中正确的是（　　）
A．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观察到的短一些
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．在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长也越长
D．玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因
14．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝同一方向飞行的两个火箭上，且。地面上的观察者认为走得最快的时钟是（　　）
A．A时钟 B．B时钟
C．C时钟 D．无法确定
15．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
二、填空题（共4题）
16．有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200千米/小时)，时钟B放在高速旋转的圆盘边缘，随圆盘一起转动，其向心加速度约为2000g，时钟C放在中子星附近．关于这三只钟的变慢情况，下列说法正确的是明显变慢的是________、变化不明显的是________．
17．质量m = 1.67 × 10 - 27kg的质子在高能粒子加速器中被加速到动能Ek = 1.60 × 10 - 10J。某同学根据推算出该质子速度大小v = 4.38 × 108m/s（计算无误），计算的结果是____________（选填“合理”“不合理”），理由___________。
18．带电π介子静止时的平均寿命是2.6×10－8 s，某加速器射出的带电π介子的速率是2.4×108 m/s，则在实验室中测得这种粒子的平均寿命是________．
19．如图所示，一束激光频率为， 传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为c，卫星速度为u，则卫星上观测到激光的传播速度是______，卫星接收到激光的频率ν______（选填“大于”、“等于”或“小于”）．
三、综合题（共4题）
20．假想在2015年，有一太空船以0.8c的速度飞向“月球太空站”．一科学家在月球上测量运动中的太空船长度为200m，此太空船最后在月球上登陆，此科学家再度测量静止的太空船的长度，测量的结果如何？
21．远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？
22．地球上一观察者看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过,另一飞船B以速度2.0×108 m/s 跟随A飞行．求:
(1)A上的乘客看到B的相对速度;
(2)B上的乘客看到A的相对速度．
23．两个电子相向运动，每个电子相对实验室的速度都是，c为真空中的光速。它们的相对速度是多少？在实验室观测，每个电子的质量和总的动能各是多少；电子运动时的动能等于运动时的能量减去静止时的能量；电子静止时的质量为me。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．A
3．B
4．D
5．A
6．A
7．C
8．C
9．D
10．A
11．B
12．A
13．A
14．A
15．C
16． B钟和C钟 A钟
17． 不合理
根据相对论运动物体的质量
m =
其中m0是物体的静止质量，动能的计算公式仅适用于低速物体，对于高速运动物体已经不再适用，由该同学的计算可知，求出的质子速度大于光速，动能的计算公式已经不再适用，因此该同学得出的数值不合理。
18．4.33×10－8 s
19． 大于
20．333m
21．3(昼夜)
22．(1)-1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s
23．，，
答案第1页，共2页