山东省章丘中学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 配套练习（含解析）

6.2爱因斯坦眼中的世界
1．下列说法中正确的是（　　）
A．把调准的摆钟，由北京移至赤道，这个钟将变慢，若要重新调准，应增加摆长
B．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越长
C．1905
年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的
D．照相机的镜头涂有一层增透膜，
其厚度应为入射光在真空中波长的
2．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．
3．迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese5581”运行的行星“G1-581c”却很值得我们期待。该行星的温度在到之间、质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日。“Gliese5581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（
）
A．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B．如果人到了该行星，其体重是地球上的倍
C．该行星与“Gliese5581”的距离是日地距离的倍
D．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短
4．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆特殊的有轨电车，都被加速到接近光速，在我们的静止参考系中进行测量，下列说法正确的是（
）
A．摩托车的质量增大
B．有轨电车的质量增大
C．摩托车和有轨电车的质量都增大
D．摩托车和有轨电车的质量都不增大
5．一辆轿车在山区的高速公路上以接近光速行驶，穿过众多隧道，已知隧道口为圆形，在将要抵达隧道时，下列说法正确的是（
）
A．司机观察到的隧道口为椭圆形隧道的总长度变短
B．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度不变
C．司机观察到的隧道口为椭圆形，隧道的总长度不变
D．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度变短
6．甲和乙为两个不同的惯性参考系，惯性参考系甲相对惯性参考系乙以速度（接近光速）运动。则下列说法正确的是（
）
A．甲中的人看到乙中一切物理过程都变快了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变慢了
B．甲中的人看到乙中一切物理过程都变快了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变快了
C．甲中的人看到乙中一切物理过程都变慢了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变快了
D．甲中的人看到乙中一切物理过程都变慢了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变慢了
7．下列说法中正确的有
A．一切波都能发生衍射现象
B．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置
C．X射线的波长比紫外线和γ射线更短
D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短
8．如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中光速)的飞船反向运动．则下列说法正确的是（
）
A．甲乙两人相对速度为1.4c
B．甲观察到乙的身高不变
C．甲观察到乙所乘的飞船变短
D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
9．一列车的长度与桥梁长度相同.列车以接近光速通过桥梁,地面的观察者和列车内的观察者看到车头刚通过这座桥时,则
A．地面的观察者看到车尾已上桥
B．地面的观察者看到车尾未上桥
C．列车内的观察者看到车尾已上桥
D．列车内的观察者看到车尾未上桥
10．爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为(　　)
A．否定了经典力学的绝对时空观
B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性
C．打破了经典力学体系的局限性
D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
11．当物体的速度v＝0．9c（c为光速）时，物体的质量增大到原质量的________倍．
12．—列火车的长度与某直线隧道长度相同，若火车接近光速穿过隧道，地面观察者甲看
到车头刚与隧道出口平齐时，车尾____________（选填在隧道外，与进口平齐，隧道内）；列车内观察者乙看到车头刚与隧道出口平齐时，车尾____________（选填在隧道外，与进口平齐，隧道内）；
13．“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________．
参考答案
1．C
【解析】
A．调准的摆钟，由北京移至赤道，由于重力加速度变小，根据单摆的周期公式可知这个钟的周期增大，钟将变慢，若要重新调准，应减小摆长，故A错误；
B．波传播一个波长的距离所用的时间为一个周期，振动的频率越高，周期越短，所用时间越短，故B错误；
C．1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的，故C正确；
D．当增透膜的厚度为入射光在增透膜中波长的时，从增透膜前后表面的反射光相互抵消，从而减少了反射，增加了透射，故D错误；
故选C。
2．B
【解析】
根据
可得
故选B。
3．B
【解析】
A．第一宇宙速度，则
选项A错误；
B．由公式可知
选项B正确；
C．根据万有引力提供行星做匀速圆周运动的向心力得
即
则
倍
选项C错误；
D．根据狭义相对论可知米尺长度不一定会变短，D错误。
故选B。
4．B
【解析】
在相对论中，普遍存在一种误解，认为运动物体的质量总是随速度的增加而增大，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。正确的理解是，物体质量增大只发生在给它不断输入能量的时候。对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入，而摩托车的能量却是它自己带来的。能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车。能量与质量相对应，所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度的增加而增大。选项B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【解析】
根据狭义相对论，在运动方向上长度变短，故隧道长度变短，在垂直运动方向上长度不变，故洞口为圆形；
故选D。
6．D
【解析】
根据时间延缓效应可知，甲中的人看到乙中一切物理过程都变慢了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变慢了，选项D正确，ABC错误。
故选D。
7．AD
【解析】
A．衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射现象，选项A正确；
B．雷达所用的微波属于电磁波，不是声波，故B错误；
C．电磁波按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，故C错误；
D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短，选项D正确。
故选AD。
8．BC
【解析】
A．如果把两个人中的一个看成静止，那么另一个相对有一个运动速度，但不是速度合成公式，而是相对论速度合成公式，合成的速度接近某个光速值，也即是说，如果把甲看成静止，那么乙相对甲以某个接近光速的速度飞行，故A错误；
B．身高是竖直方向，他们的运动方向为水平，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故B正确；
C．根据相对论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；
D．根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点，故D错误；
故选：BC
9．AD
【解析】
根据相对论，地面上的观察者看到的高速运动的火车比静止时更短，地面观察者看到车头刚通过这座桥时，车尾已上桥，选项A正确，B错误．列车内观察者看火车是静止的，火车长度不变，桥高速运动，桥变短了，所以列车内观察者乙看到车头刚通过这座桥时，车尾在桥外未上桥，选项C错误，D正确．
10．BC
【解析】
A、运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大，这是狭义相对论的几个重要的效应，揭示了时间、空间并非绝对不变的属性，故A错误，B正确；
C、爱因斯坦相对论解释了经典牛顿力学不能解释的高速、微观范围，但狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，它打破了经典力学体系的局限性，故C正确；
D、普拉克提出的量子理论使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界，故D错误．
点睛：解决本题需要了解狭义相对论的两个基本假设以及狭义相对论的几个重要的效应，在学习过程中注意加强积累．
11．2．29
【解析】
根据质量与速度的关系，将v＝0．9c代入求得m＝＝≈2．29m0．
12．隧道内
隧道外
【解析】
根据“相对论效应”的“动尺变短”，即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小，所以地面观察者甲看到火车长度变短，车头刚与隧道出口平齐时，车尾在隧道内；列车内观察者乙看到隧道长度变短，车头刚与隧道出口平齐时，车尾在隧道外；
13．0.6
远远小于光速
【解析】
由图可以对应看出，米尺的长度大约为0.6
m，在日常生活中，我们无法观察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太小，远远小于光速的缘故．
点睛：记住并理解狭义相对论的基本假设和几个基本结论，即尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．