四川省内江第六中学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 配套练习（含解析）

6.2狭义相对论的两个基本假设
1．关于经典力学和狭义相对论，下面说法正确的是
A．经典力学适用于宏观、高速运动的物体
B．光速不变原理是狭义相对论基本假设之一
C．狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论
D．狭义相对论认为不同的惯性参考系中，一切物理规律形式不同
2．如果真空中的光速为c=3.0×108
m/s，当一个物体的运动速度为v1=2.4×108
m/s时，质量为3
kg。当它的速度为1.8×108
m/s时，其质量是
（
）
A．2.25
kg
B．2.50
kg
C．3.00
kg
D．2.10
kg
3．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度v＝6×106
m/s.关于电子的质量的变化，下列说法正确的是(　　)
A．不变
B．减少
C．增大了0.02%
D．增大了0.2%
4．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论，这说明(
)
A．世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分
B．人的认识具有能动性，都能够正确地反映客观世界
C．人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化
D．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识
5．对于时空观的认识，下列说法正确的是（
）
A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律
B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例
C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用
6．根据爱因斯坦提出的相对论，以下说法正确的是
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．物体的质量取决于物体所含物质的多少，物体无论以多大速度运动，其质量与速度无关
C．一个真实的物体，其运动速度有可能达到甚至超过真空中的光速
D．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变的
7．下列说法正确的是_____
A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象
B．向人体内发射频率己知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．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
E.狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关
8．小行星以速度u高速飞向地球的同时发出频率为ν的光，则________．
A．该光相对小行星的速度为c＋u
B．该光相对小行星的速度为c
C．地球上接收到的小行星所发光的频率大于ν
D．地球上接收到的小行星所发光的频率等于ν
9．下列说法正确的是（）（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象
B．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．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
E.
狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关
10．世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论，得出了一些不同于经典力学的观念和结论．例如，在经典力学中，认为物体的质量___________(填“不变”或“变化”)，而狭义相对论指出质量随着速度的增大而__________(填“增大”或“减小”)．
11．微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响.1988年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功．
在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍．试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？
12．电子的静止质量m0＝9.11×10－31
kg.
(1)试用焦和电子伏为单位来表示电子的静质能．
(2)静止电子经过106
V电压加速后，其质量和速率各是多少？
13．(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103
m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几？
(2)星际火箭以0.8c的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？
参考答案
1．B
【解析】A、经典力学只适用于宏观世界，低速运动，故A错误；
B、光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故B正确；
C、经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，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C错误；
D、狭义相对论认为不同的惯性参考系中，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，故D错误；
故选B。
【点睛】考查狭义相对论的几个基本结论，应该记住这几个结论并理解它们。
2．A
【解析】根据爱因斯坦相对论的公式：
可知，
，所以：
；当它的速度为时，质量为：
，选A.
3．C
【解析】一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为：
，由相对论质量公式可知，电子的质量增大，解得：
，增大了，选C.
4．C
【解析】发现总是来自于认识的过程，爱因斯坦的相对理论并没有否定经典力学，而是对牛顿力学理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战，故A、D错误，B、C正确．
5．B
【解析】相对论给出了物体在高速运动状态下所遵循的规律，故A错误；经典力学是狭义相对论在低速（）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，在自己的适用范围内仍然成，故B正确，C错误；经典力学仅是它在低速、宏观、弱引力时的适用，故D错误．故选B．
【点睛】经典力学是狭义相对论在低速（）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．
6．D
【解析】经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，对微观粒子不适用，故A错误．根据相对论理论可知物体的速度越大，质量越大．故B错误．光速是速度的极限，一个真实的物体，其运动速度不可能达到甚至超过真空中的光速．故C错误．根据爱因斯坦的相对论，可知质量、长度、时间都是相对的，它们的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变．故D正确．故选D.
7．ABD
【解析】
因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，根据明显衍射的条件可知，声波比较容易产生衍射现象，故A正确；测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理，故B正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，故C错误；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，故D正确；根据狭义相对论中光速不变原理，可知，在所有惯性参照系中光速是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关，故E错误．故选ABD.
8．BC
【解析】
A、B项：小行星发光时光相对小行星静止，所以该光相对小行星的速度为c，故B正确；
C、D项：根据多普勒效应可知，当光源靠近观察者时接收到的光频率大于ν，故C正确．
9．ABD
【解析】因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象，选项A正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理，选项B正确；
用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项C错误；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，选项D正确；狭义相对论基本假设是：不同的惯性参考系中光速是不变的；所有惯性系中基本规律都是等价的；故E错误；故选ABD.
10．
不变
增大
【解析】在经典力学中，认为物体的质量不变，而狭义相对论指出质量随着速度的增大而增大。
11．1.155
倍
【解析】电子的静止质量为，加速后的电子相对实验室的速度是0.5c，设质量为m
根据爱因斯坦相对论的公式：
即为静止时质量的1.155倍.
12．(1)8.2×10－14
J　0.51
MeV　(2)2.95m0　0.94c
【解析】(1)由质能方程得：
E＝mc2＝9.11×10－31×(3×108)2
J＝8.2×10－14
J＝eV＝0.51
MeV.
(2)由能量关系得：eU＝(m－m0)c2，解得m＝＋m0＝kg＋9.11×10－31
kg＝2.69×10－30
kg＝2.95
m0.
结果表明速度已非常大，所以.
解得：v＝c
＝3×108×m·s－1＝0.94c.
点睛：本题考查了电子的静质能、电子质量与速度，应用质能方程、相对论公式即可解题，解题时注意单位换算．
13．(1)99.999
9%　(2)0.6倍
【解析】（1）设冥王星的静止质量为m?0?，运动质量为m，则
??；
（2）设星际火箭的静止质量为m?0?'，运动质量为m'，则?