5.2相对论中的神奇时空 基础巩固（Word版含答案）

5.2相对论中的神奇时空基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．用相对论的观点判断，下列说法错误的是(　　)
A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的
C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度v c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
2．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
3．用相对论的观点判断，下列说法错误的是(　　)
A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的
C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度v c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
4．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
5．如图所示，两艘飞船A，B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为（接近光速）。地面上测得它们相距为，根据相对论时空观，则A测得两飞船间的距离（　　）
A．大于 B．等于 C．小于 D．与无关
6．如图所示，假设一根10cm长的梭镖以接近光速穿过一根10cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是(　　)
A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖
B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来
C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖
D．如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c
7．下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人
B．相对论时空观认为物体的长度会因物体的速度不同而不同
C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点
8．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
9．在狭义相对论中，下列说法中正确的是　　
A．经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C．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大
D．狭义相对论全面否定了经典物理学
10．2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表彰他们为发现引力波所作的贡献．引力波被认为是时空弯曲的一种效应，物体加速运动时会给宇宙时空带来扰动，这种扰动会以光速向外传播能量．如图为科学家们探测引力波的装置示意图，发射器发出的激光S 经半透光分束镜分为相互垂直的两束S1和S2，然后经过4km长的两臂，在两臂端点处经反射镜反射回来，S1和S2相遇形成干涉，被探测器接收．精确调节两臂，使探测器在无引力波作用时，接收到的信号强度为0．当有引力波作用时，两臂长度将因此而发生改变，则接收到的信号强度不为0．下列说法正确的是
A．引力波可以超光速传播
B．引力波不能传播能量
C．探测器接收到的两束波的频率相同
D．无引力波作用时两束激光到探测器的路程差为0
11．关于相对论，下列说法正确的是(　　)
A．狭义相对论认为，如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出物体的长度都是一样的
B．狭义相对论认为，对于一切物理规律，所有的参考系都是平权的
C．狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最慢的
D．广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的
12．2016年，美国的研究人员宜布探测到引力波．爱因斯坦曾预言，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波．由于引力波与宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播．但只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波．根据以上信息可以得到的结论是
A．引力波是一种电磁波
B．引力波很难被观测到
C．引力波是由于物体受到万有引力而产生的
D．只有质量非常大的天体加速运动，才能产生引力波
13．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（　　）
A．同时被照亮 B．A先被照亮
C．C先被照亮 D．无法判断
14．下列说法正确的是（　　）
A．可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干
B．根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波
C．光的偏振现象证明了光是一种纵波
D．火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
15．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
二、填空题（共4题）
16．“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________．
17．有两火箭A、B沿同一直线相向运动，测得二者相对于地球的速度大小分别为0.9c和0.8c，则在A上测B相对于A的运动速度为______________．
18．如图所示，一列火车以速度v相对地面运动，地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁。若此光源安放在地面上，则火车上的人的测量结果是闪光先到达________（选填“前”或“后”）壁；若此光源安放在火车上；则火车上的人的测量结果是闪光先到达________（选填“前”或“后”）壁。
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．生活中，我们常能看到物体的能量发生了变化，为什么觉察不到物体质量发生的变化？
21．（1）如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz．现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为_______．
A．1 Hz B．3 Hz C．4 Hz D．5 Hz
（2）如图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近光速c）．地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）L．当B向A发出一光信号， A测得该信号的速度为_______．
（3）如图所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，ABBC．光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少 （计算结果可用三角函数表示）
22．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以u＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过.
(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？
(2)航天员测得飞船自身通过观测站的时间间隔是多少？
23．同时的相对性是什么意思？为什么会有这种相对性？如果光速是无限大，是否还有这种相对性？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．D
3．A
4．A
5．A
6．A
7．B
8．B
9．A
10．C
11．D
12．B
13．C
14．D
15．A
16． 0.6 远远小于光速
17．0.998c
18． 前 前
19． 2.5s 远小于光速c 慢
20．
因为宏观低速世界中，物体的速度远小于光速，根据质量与速度的关系 可知物体的质量基本保持不变，所以难以察觉到质量的变化。又根据 可知，当质量略微变化时将有非常大的能量变化。因此我们一般觉察不到物体质量发生的变化。
21．（1）A
（2）大于 c（或光速）
（3）
22．（1） （2）
23．
（1）在某一参考系中，如一物理事件在某地 ，某时刻发生，另一物理事件在另一地，某时刻发生，若，我们就说这两个事件是同时发生的，但这个同时是在同一参考系中发生的，所以具有相对性。
（2）在参考系K中，两个事件是同时发生的，而在相对于K系以某一速度v运动的参考系中，两个事件不是同时发生的，即事件的同时性因参考系的选择而异，所以有这种相对性。
（3）如果光速c是无穷大，若两个事件在某一参考系中是同时发生的，则在所有参考系中，这两个事件都是同时发生的。因此，就没有同时的相对性，或者说同时性是绝对的。
答案第1页，共2页