绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：6.2狭义相对论的两个基本假设 课时训练（含解析）

6.2狭义相对论的两个基本假设
1．下列说法中正确的是
A．变化的电场一定能够在其周围空间产生变化的磁场从而形成电磁波
B．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的波长大于声源发出的波长
C．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
D．泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相的拍摄利用了光的衍射原理
2．以下关于电磁波与相对论的说法，正确的是
A．麦克斯韦预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在
B．红外线是一种频率比紫外线还高的电磁波
C．电磁波能发生干涉、衍射现象
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得其车厢的长度明显变短
3．下列说法正确的是（
）
A．麦克斯韦预言和验证了电磁波的存在
B．只要有变化的电场，就一定有电磁波存在
C．狭义相对性原理是指一切物理规律在任何惯性系中具有相同的形式
D．接收电磁波时，通过调制来使接收电路中出现电谐振现象
4．下列说法正确的是
A．光波是横波，无线电波既有横波，又有纵波
B．多普勒效应说明波在传播过程中频率会发生变化
C．阴极射线是一种频率极高的电磁波
D．狭义相对论认为，不同惯性系中物理规律都是相同的
5．下列是两则新闻事件：
①2011年9月24日，欧洲核子研究中心发现存在中微子超光速现象，但此现象有待进一步验证；
②2011年12月10日晚，近10年来观赏效果最好的月全食如约登场，我国天气晴好地区的公众都有幸观测到月全食发生的全过程和一轮难得的“红月亮”．与这两则新闻相关的下列说法中正确的是(　　)
A．相对论认为任何物质的速度都无法超过光在真空中的速度
B．如果中微子超光速被证实，爱因斯坦的相对论将一无是处
C．如果中微子超光速被证实，爱因斯坦的相对论理论将被改写
D．月全食是由于光的折射形成的
E.
“红月亮”是太阳发出的一部分红光由于地球大气的折射作用折射到地球的后面去，如果恰好照到月亮上再被月亮反射到地球形成的
6．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
7．下列说法正确的是
E．用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的干涉现象
A．用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的偏振现象
B．狭义相对论认为：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C．电视机遥控器是利用紫外线脉冲信号来交换频道的
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽
8．下列说法正确的是
E.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉，衍射以及折射时都可能发生色散
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．向人体内发射频率已知的超声波被血管反射后又被仪器接受，测出反射波就能知道血流的速度，这种方法俗称彩超
C．狭义相对论表明物体运动时的质量小于静止时的质量
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场
9．以速度u高速远离地球的宇宙飞船发出频率为的单色光，已知真空中光速为c，则
A．该光相对飞船的速度等于
B．该光相对飞船的速度等于c
C．地球上接受到该光的频率大于
D．地球上接受到该光的频率小于
10．下列说法正确的是
A．迈克耳逊莫雷实验结果表明：不论光源与观察者怎样相对运动，光速都是一样的
B．太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象
C．波源与观察者互相靠近和互相远离时，观察者接收到的波的频率不同
D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
11．下列说法正确的是
A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的千涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的千涉现象
E.
不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的
12．如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度u(u接近光速c)远离地球，飞船发出频率为ν的单色光。地面上的人接收到光的频率________(选填“大于”、“等于”或“小于”)ν，看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)l。
13．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c)
参考答案
1．C
【解析】
试题分析：周期性变化的电场一定能够在其周围空间产生周期性变化的磁场；均匀变化的电场能够在其周围空间产生稳定的磁场，故A错误；根据多普勒效应，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的频率大于声源发出的频率，结合v=λf可知，接收到的声音的波长小于声源发出的波长，故B错误；相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，故C正确；根据光的衍射与干涉的特点，泊松亮斑是光的衍射现象；根据激光的应用可知，全息照相的拍摄利用了激光的相干性好的特点，与干涉原理有关，故D错误．
考点：考查了电磁波的产生、多普勒效应、相对论以及光的干涉
【名师点睛】周期性变化的电场一定能够在其周围空间产生周期性变化的磁场；根据多普勒效应分析波的频率的变化；相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关；泊松亮斑是光的衍射现象，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理．
2．C
【解析】麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；红外线是一种频率比紫外线低的电磁波，选项B错误；
电磁波he其他波一样能发生干涉、衍射现象，选项C正确；
根据爱因斯坦相对论可知，运动方向的长度缩短，然而动车组高速行驶时，速度远达不到光速，则长度不变．故D错误．故选C．
3．C
【解析】麦克斯韦预言了电磁波，赫兹验证了电磁波的存在，选项A错误；只要有周期性变化的电场，就会产生周期性变化的磁场，则就一定有电磁波存在，选项B错误；狭义相对性原理是指一切物理规律在任何惯性系中具有相同的形式，选项C正确；接收电磁波时，通过调谐来使接收电路中出现电谐振现象，选项D错误；故选C.
4．D
【解析】无线电波属于电磁波，只有横波，A错误；多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变，B错误；阴极射线是高速电子流，不是电磁波，C错误；狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，故D正确．
5．ACE
【解析】根据爱因斯坦的狭义相对论理论，光速是宇宙速度的极限，没有任何物质可以超越光速，选项A正确；如果中微子超光速被证实，那么爱因斯坦的经典理论将被改写，或者说爱因斯坦的相对论可能错了，但并不能说爱因斯坦的相对论将一无是处，选项B错误，C正确；月全食是月食的一种，当月亮、地球、太阳完全在一条直线上的时候，整个月亮全部处在地球的影子里，月亮表面大都昏暗了，就是月全食，月全食是由于光的直线传播形成的，选项D错误；“红月亮”是太阳发出的一部分红光由于地球大气的折射作用折射到地球的后面去，如果恰好照到月亮上再被月亮反射到地球形成的，选项E正确．故选ACE.
6．AB
【解析】
试题分析：根据相对论可知，地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些，故A正确；拍摄玻璃厨窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以玻璃反射的偏振光的强度，故B正确；根据公式可得，频率越高，波长短，C错误；玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D错误；
考点：考查了相对论，光的偏转，全反射，波的传播
【名师点睛】该模块的知识点多，难度小，关键是多看书，记住相关知识点．
7．BDE
【解析】
试题分析：用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的干涉现象，选项A错误，E正确；狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的，故B正确；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的．故C错误；光的双缝干涉实验中，根据可知，若仅将入射光由绿光变为红光，波长变长，则条纹间距变宽，故D正确；故选BDE．
考点：光的干涉；相对论初步；红外线和紫外线
8．BDE
【解析】
试题分析：根据回复力公式可得如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，而不是平方，A错误；向人体内发射频率已知的超声波被血管反射后又被仪器接受，测出反射波就能知道血流的速度，利用多普勒效应原理，这种方法俗称彩超，B正确；根据相对论的基本理论可知：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大，C错误；根据麦克斯韦电磁理论可得变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场，D正确；多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以将复合光进入分解，故E正确；
考点：考查了电磁场；光的干涉；狭义相对论．
【名师点睛】本题考查简谐运动的回复力与位移的关系，掌握多普勒效应原理，理解干涉、衍射及折射对复合光的分解的原理，注意变化的磁场产生电场中的“变化”两字的理解，最后认识运动的质量与静止的质量的关系
9．BD
【解析】
试题分析：由光速不变原理可知，该光相对飞船的速度等于c，选项B正确，A错误；根据多普勒效应，因飞船远离地球，则地球上接受到该光的频率小于，选项C错误，D正确.故选BD.
考点：相对论原理；多普勒效应
10．AC
【解析】根据光速不变原理知，不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，故A正确，太阳光通过三棱镜形成彩色光带是色散现象，B错误；当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小，故C正确；光的双缝干涉实验中，光的双缝干涉条纹间距，若仅将入射光从红光改为紫光，由于红光波长大于紫光，则相邻亮条纹间距变小，故D错误；
11．ADE
【解析】对于同一障碍物，波长越大的光波越容易发生衍射现象，从而绕过障碍物，现象A正确；
白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，现象B错误；
红光由空气进入水中，频率不变，颜色不变，波速减小，则波长变短，现象C错误；
用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的干涉现象，现象D正确；根据相对论原理可知，不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的，选项E正确；故选ADE.
12．小于
等于
【解析】
试题分析：由相对论可知，光的传播速度不变，因此该光相对飞船的速度等于c；飞船高速远离地球，由多普勒效应可知，地球上接收到的光的频率小于ν，根据爱因斯坦的相对论的尺缩效应，看到宇宙飞船宽度的长度减小，但宽度不变。
考点：相对论速度叠加公式
【名师点睛】由相对论原理可以得到单色光的速度；依据多普勒效应可以判定频率变化；根据相对论效应中的尺缩效应判断地球上观察到宇宙飞船的尺寸变化情况。
13．0.99995c
【解析】设当粒子的速率为v时才有
由相对论质量公式根据
解得：