四川省合江中学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 同步练习（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．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理
B．在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系
C．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
D．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理
E.
物体的运动速度不能无限增加
2．在狭义相对论中，下列说法正确的是(　　)
A．所有惯性系中基本规律都是等价的
B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关
C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向传播速度不相同
D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态的改变而改变
E.
时间与物体的运动状态有关
3．以下效应属于狭义相对论的是（　　）
A．时间延缓
B．长度收缩
C．质量变大
D．时空弯曲
4．下列说法正确的是（??
）
A．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
B．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场
C．部队过桥不能齐步走而要便步走,是为了避免桥梁发生共振现象
D．狭义相对论认为：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同
E.用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的偏振现象
5．下列说法中正确的是（
）
A．横波在传播过程中，处于波峰位置的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
B．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
D．电磁波和机械波本质不相同，但是电磁波和机械波一样都能发生干涉和衍射现象
E.相对论认为：真空中的光速在不同的参考系中都相同
6．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为(　　)
A．1.7c
B．0.1c
C．0.99c
D．无法确定
7．关于经典物理学和相对论，下列说法正确的是（?
）
A．经典物理学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B．相对论完全否定了经典物理学
C．相对论和经典物理学是两种不同的学说，二者没有联系
D．经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立
8．下列说法中正确的是（　　）
A．人耳能听到的声波比超声波更不易发生明显衍射
B．离开地球的高速火箭里的人认为地球上时钟变快
C．无论什么波，只要振幅足够大就可以产生明显的衍射现象
D．透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色的条纹，这是光的衍射现象
9．下列说法正确的有________
A．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
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，振动加强点的位移可能比减弱点的位移小
D．在单缝衍射实验中，减小缝的宽度，中央条纹变宽变暗
10．设想一光子飞船以v=0.95C的速率相对于地球运动，若飞船上宇航员用测时器测他吸一支烟用去10
min，地球上的观测者测他吸一支烟用去________min.
11．万有引力定律由物理学家________提出，行星运动的三大定律由德国天文学家________提出．引力常量G的大小由英国物理学家________测得．狭义相对论由物理学家________提出．（选填“爱因斯坦”“卡文迪许”“开普勒”“牛顿”）
12．请同学们讨论一下狭义相对论为什么叫做假设而不叫做原理?
13．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．
参考答案
1．ADE
【解析】
在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理，而牛顿运动定律仅适用于惯性参考系，A正确B错误；一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理，C错误D正确；物体的速度不能超过光速，E正确．
【点睛】
在任何参考系中，物理规律都是相同的，而牛顿运动定律仅适用于惯性参考系；一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理，从而即可求解．
2．ABE
【解析】
根据相对论的观点：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的；且在一切惯性系中，光在真空中的传播速度都相等；质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对状态的改变而改变，AB正确CD错误；在狭义相对论中，时间与物体的运动状态有关，E正确．
3．ABC
【解析】
知道狭义相对论的质量、时间、长度效应和光子说是解决此题的关键。
【详解】
A、时间延缓：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了，故A正确；
B、长度收缩：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，故B正确；
C、质量随着速度的增大而增大，故C正确；
D、时空弯曲属于广义相对论中的内容，故D错误。
【点睛】
此题考查狭义相对论的基本结论，要求能牢记相对论的有关结论，并能应用解释相关现象。
4．BCD
【解析】
【分析】
狭义相对论的两条基本假设：①物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系．②任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的．
【详解】
A、拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了滤去反射光而不是增加透射光的强度，故A错误．B、由麦克斯韦的电磁理论，变化的电场一定产生磁场，同样，变化的磁场产生电场，故B正确．C、部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象，故C正确．D、狭义相对论的两条基本假设是光速不变原理和相对性原理，相对性原理是：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同，故D正确．E、用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，不是光的偏振现象，故E错误．故选BCD．
【点睛】
本题综合考查了3-4模块的狭义相对论、光的偏振、麦克斯韦电磁场理论以及共振的防止与应用．
5．BDE
【解析】
A.横波在传播过程中，质点只在自己平衡位置上下振动，不能随波发生迁移，故A错误；
B.光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，故B正确；
C.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但也能通过电缆、光缆传输，故C错误；
D.电磁波和机械波在本质上是不相同的，但是电磁波和机械波一样，都能发生干涉和衍射现象，故D正确；
E.
相对论认为：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系，故E正确。
故选BDE.
6．C
【解析】
若对于低速物体，地面上人看来物体相对于地面的速度应为0.8C+0.9C=1.7C，
由狭义相对论理论可以知道，洛伦兹变换下的相对速度：，将题中数值代入公式，可以得到所求解0.99c，
故选C.
【名师点睛】
根据洛伦兹变换下的相对速度公式进行分析，明确物体的速度．
7．D
【解析】
经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故A错误；相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围；故BC错误；经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，因此经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例，故D正确．故选D．
【点睛】
经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，牛顿经典力学只考虑了空间，而狭义相对论既考虑了空间，也考虑了时间，牛顿经典力学只适用于宏观低速物体，而微观、高速物体适用于狭义相对论．
8．D
【解析】
因声波的波长比超声波长，则更容易发生衍射现象，故A错误；根据相对论原理可知，离开地球的高速火箭里的人认为地球上时钟变慢，故B错误；产生明显的衍射现象的条件
是波的波长小于障碍物的尺寸，与与障碍物的尺寸差不大，与波的振幅无关，故C错误；透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色的条纹，这是光的衍射现象，故D正确；故选D.
【点睛】
此题关键是知道波长越长，越容易发生衍射，声波的波长比超声波长；相对论中，长度缩短，时间变慢；产生明显的衍射现象的条件是波的波长小于障碍物的尺寸，与与障碍物的尺寸差不大；
9．CD
【解析】
均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项A错误；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；振动加强质点的位移不总是最大，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；在某一时刻，振动加强质点处于平衡位置时，其位移等于零，所以小于振动减弱点的位移，因此可能存在，故C正确；根据发生明显衍射的条件可知，在单缝衍射中缝的宽度越小，衍射现象越明显，即条纹变宽变暗，故D正确；故选CD.
10．32
【解析】
根据相对论原理可知，地球上的观测者测得他吸一支烟用去的时间：
11．牛顿
开普勒
卡文迪许
爱因斯坦
【解析】
开普勒在第谷观测的基本上提出了行星的三大定律；牛顿发现了万有引力定律，但是卡文迪许测得了引力常量；爱因斯坦建立了狭义相对论；
【点睛】
本题比较简单考查了学生对物理学史的了解情况，在物理学发展的历史上有很多科学家做出了重要贡献，大家熟悉的牛顿、爱因斯坦、卡文迪许等，在学习过程中要了解、知道这些著名科学家的重要贡献，是解答类似问题的关键．
12．在提出了假设之后，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理
【解析】
在提出了假设之后，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理．
【点睛】
虽然这两个假设可以由麦克尔孙—莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度.
13．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价
【解析】
【详解】
飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任何天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．