宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：6.2爱因斯坦眼中的世界 同步练习（含解析）

6.2爱因斯坦眼中的世界
1．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
2．当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是
A．一切物体都在不停地发射红外线
B．紫外线有助于人体合成维生素D
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等
D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同
3．一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（　　）
A．30m
B．15m
C．34m
D．26m
4．下列说法正确的有（　　）
A．单摆的周期与振幅无关，仅与当地的重力加速度有关
B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关
C．在干涉现象中，振动加强点的位移一定比减弱点的位移大
D．声源与观察者相互靠近，观察者接收的频率大于声源的频率
5．首先发现电磁感应现象的物理学家是（　　）
A．库仑
B．法拉第
C．奥斯特
D．爱因斯坦
6．下列说法中正确的是
A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是γ射线
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的折射现象
C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度
D．考虑相对论效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆长
7．关于电磁波和相对论，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均平行
B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中不同
D．狭义相对论中的假设在不同惯性参考系中均成立
8．下列关于相对论的说法错误的是（　　）
A．相对论与量子力学否定了经典力学理论
B．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的
C．狭义相对论只适用于惯性参考系
D．在相对论力学中，物体静止时的质量最小
9．以下说法正确的是（
）
A．开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动其轨道为椭圆
B．卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律
C．牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力
D．洲际导弹的速度有时可达到6000m/s，此速度在相对论中属于高速，导弹的质量会明显增大
10．旅行者1号(英语:Voyager1)是一艘无人外太阳系空间探测器。于1977年9月5日发射。它是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。2012年8月25日，“旅行者1号”成为第一个穿越太阳圈并进入星际介质的宇宙飞船。截至现在，旅行者1号正处于离太阳211亿公里的距离，仍有足够的能源支持星际飞行，并且可以和地球保持联络。若旅行者1号正以速度u高速飞离地球的同时发出频率为ν的电磁波向地球传递信号，则________
A．该电磁波相对地球的速度为c+u
B．该电磁波相对地球的速度为c
C．地球上接收到的旅行者1号所发射的电磁波的频率小于ν
D．地球上接收到的旅行者1号所发射的电磁波的频率等于ν
E.该电磁波传播到地球大气层时，能绕过空气分子和微小尘埃继续传播
11．相对论论认为时间和空间与物质的速度有关；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、不等）．并且，车上的乘客认为，电筒的闪光同时到达列车的前、后壁，地面上的观察者认为电筒的闪光先到达列车的______（填前、后）壁．
12．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).地面上的人测得它们相距为L，则飞船A上的人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，飞船A上的人测得该信号的速度为________.
13．根据爱因斯坦的狭义相对论，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即。请讨论：
（1）如果使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？简答：_______。
（2）光有静止质量吗？简答：______________________________。
参考答案
1．A
【解析】
ABC．根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动，那么梭镖收缩变短，而管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，选项A正确，BC错误；
D．由光速不变原理，可知物体的速度不会超过光速，故D错误。
故选A。
2．D
【解析】
A．一切物体都在不停地发射红外线，选项A正确，不符合题意；
B．适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，选项B正确，不符合题意；
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，选项C正确，不符合题意；
D．根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小相等，故D错误，符合题意。
故选D。
3．D
【解析】
根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m，根据长度的相对性
代入解得观察者测得火箭的长度
故ABC错误，D正确。
故选D。
4．D
【解析】
A．根据可知，单摆的周期与振幅无关，与当地的重力加速度以及摆长有关，选项A错误；
B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故B错误；
C．振动加强质点的振幅最大，位移不总是最大，在随着时间在变化，加强点可能处于波峰，也可能波谷，也可能在平衡位置；例如在某一时刻，振动加强质点处于平衡位置时，其位移等于零，此时可能小于振动减弱点的位移，故C错误；
D．根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故D正确。
故选D。
5．B
【解析】
A．库仑发现库仑定律，故A错误；
B．首先发现电磁感应现象的物理学家是法拉第，故B正确；
C．奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故C错误；
D．爱因斯坦在质能方程和量子力学方面有着重大贡献，故D错误。
故选B。
6．C
【解析】
A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是x射线，选项A错误；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的干涉现象，选项B错误；
C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度，选项C正确；
D．考虑相对论尺缩效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆短，选项D错误。
故选C。
7．D
【解析】
A．电磁波是横波，电磁波在真空中传播时，它的电场与磁场方向相互垂直，且其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均垂直，故A错误；
B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，故B错误；
C．根据光速不变原理，真空中的光速在不同惯性参考系中是相同的，故C错误；
D．狭义相对性的基本假设是：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确。
故选D。
8．A
【解析】
A．经典力学研究的是宏观、低速、弱引力范围，相对论和量子力学分别研究的是高速和微观领域，只是研究的范围不同，并没有否定经典力学理论，故A错误，符合题意；
B．根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B正确，不符合题意；
C．根据狭义相对论的基本假设可知，狭义相对论只适用于惯性参考系，对应非惯性系不适用，故C正确，不符合题意；
D．根据质速公式
m0是静止时的质量，
m是物体以速度v运动时的质量，v等于零时，质量最小，故D正确，不符合题意。
故选A。
9．C
【解析】
A．日心说是尼古拉·哥白尼提出的，开普勒是根据实验数据总结出行星三大运动定律，故选项A错误；
B．卡文迪许测量出了万有引力常量，但提出万有引力定律的是牛顿，选项B错误；
C．牛顿万有引力定律的提出，经历了：提出猜想?理论推导?实验验证等阶段，其中实验验证，牛顿就证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力，故选项C正确；
D．在爱因斯坦的狭义相对论中，只有能跟光速相比拟的速度才能称为高速，真空中的光速为，而导弹的速度远小于光速，所以没有明显的相对论效应，选项D错误；
故选C。
10．BCE
【解析】
AB．根据光速不变原理可知，该电磁波相对地球的速度为光速即为c，故A错误，B正确；
CD．根据多普勒效应可知，当旅行者1号远离观察者时，观察者接收到的旅行者1号所发射的电磁波的频率小于ν，故C正确，D错误；
E．该电磁波用于通信，说明此电磁波的波长较长，则该电磁波传播到地球大气层时，能绕过空气分子和微小尘埃继续传播，故E正确。
故选BCE。
11．相等
后
【解析】
车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁．地面上人以地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些．
12．大于；
c(或光速)
【解析】
第一空.以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止的，没有尺缩效应现象，则飞船A上的人测得两飞船距离应大于L.
第二空.狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此飞船A上的人测得信号的速度仍等于c(或光速)。
13．一个物体不管怎样加速，它的速度不会等于甚至大于光速
光没有静止质量
【解析】
(1)[1]．由知，当时，应是无穷大，因此一个物体不管怎样加速，它的速度不会等于甚至大于光速；
(2)[2]．光没有静止质量。若光有静止质量，由知光在传播时的质量会无穷大，光照射到物体上，如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上，这是不符合实际的。