广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-4：5.1狭义相对论的基本原理 课时训练（含解析）

5.1狭义相对论的基本原理
1．下列说法中正确的是________。
A．电磁波是纵波
B．单摆的摆长越长，摆动周期越小
C．照相机的镜头涂有一层增透膜，
利用的是光的衍射原理
D．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
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．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
4．普朗克的量子力学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
5．下列对光学现象的认识正确的是（　　）
A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象
B．狭义相对论说，在任意惯性参考系里，一切力学规律都是相同的
C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象
D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高
6．下列关于牛顿经典力学和爱因斯坦相对论中说法正确的是（　　）
A．不论宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都适用
B．爱因斯坦相对论无论是宏观低速还是微观高速运动的物体都适用
C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是不一致的
D．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论
7．下列关于对相对论的理解正确的是
．
A．根据狭义相对论可知，竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
B．根据狭义相对论可知，时间进程和空间距离与物体的运动状态有关
C．通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，因此在分析地球上物体的运动时，不必考虑物体质量的变化
D．根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的
E.在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c+v，其中c为光在真空中的速度
8．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
9．下列说法正确的是（　　）
A．人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象
B．在双缝干涉实验中，光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽
C．梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会向外发射电磁波
D．狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
E.火车鸣笛向我们驶来，我们听到的声音频率比声源振动的频率低
10．以下说法中正确的有（
）
A．单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B．光的偏振现象说明光是一种横波
C．单反相机的增透膜利用了光的偏振现象
D．狭义相对论认为光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
11．如图所示,从点光源S发出的一束复色光,以一定的角度入射到玻璃三棱镜的表面,经过三棱镜的两次折射后分为a、b两束光．下面的说法中正确的是_______．
A．在三棱镜中a光的传播速率大于b光的传播速率
B．a光频率大于b光频率
C．若改变复色光的入射角,可在入射面发生全反射
D．a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δxa<Δxb
E.真空中的a、b两束光的光速相对于不同的惯性参考系是相同的
12．一支静止时长10
m的飞行物以3
km/s的速度从观察者的身边掠过，观察者测得飞行物的长度应为多少？飞行物上的人测得飞行物的长度应为多少？如果飞行物的速度为光速的三分之一呢？
参考答案
1．D
【解析】
A．电磁波是横波，A项错误；
B．根据得出摆长越长，摆动周期越大，B项错误；
C．增透膜利用的是光的干涉原理，C项错误；
D．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项正确。
故选D。
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】
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。
4．D
【解析】
A．普朗克的量子力学相对论的提出并没有否定经典力学的绝对时空观，选项A错误；
B．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大，这是爱因斯坦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，选项B错误；
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，选项C错误；
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，选项D正确。
故选D。
5．D
【解析】
A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，故A错误；
B．根据狭义相对论的两个基本假设可知，在不同惯性参考系里，一切物理规律都是相同的，故B错误；
C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象，故C错误；
D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，由于光的折射，他看到灯的位置比实际位置高，故D正确。
故选D。
6．B
【解析】
AB．经典力学只适用宏观世界，低速运动。相对论在任何情况都适用，故A错误，B正确；
C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是一致的，故C错误；
D．经典力学有其自身的局限性和适用范围，但对于低速宏观物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它适用范围内大放异彩，故D错误。
故选B。
7．BCD
【解析】
根据狭义相对论可知，高速运动的物体在运动方向上长度变短，A错误；根据狭义相对论可知运动物体的长度(空间距离)和它上面物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关，B正确；由m=可知，在v远小于光速时，质量的变化不明显，经典力学依然成立，C正确；由狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，D正确；根据狭义相对论的光速不变原理可知，光相对于观察者的速度仍为c，E错误．
8．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。
9．ACD
【解析】
A．超声波比人耳听到的声波波长短，而波长越长越容易发生光的衍射，所以人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象，A正确；
B．根据双缝干涉实验中相邻亮（暗）条纹的间距公式
可知，光的频率越高，波长越短，光屏上出现的条纹越窄，所以B错误；
C．梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会产生变化的电磁场，即可向外发射电磁波；所以C正确；
D．狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，所以D正确；
E．火车鸣笛向我们驶来，即波源与观察者相互靠近，我们听到的声音频率比声源振动的频率高，所以E错误。
故选ACD。
10．AB
【解析】
A．单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期由驱动力的频率决定，与单摆的摆长无关，故A符合题意；
B．光的偏振现象说明光是一种横波，故B符合题意；
C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，由前后两表面的反射光线，频率相同，进行相互叠加，故C不符合题意；
D．狭义相对论认为光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值相同，故D不符合题意。
故选AB。
11．BDE
【解析】
A、经过三棱镜，b光的偏折角小于a光的偏折角，所以可以得b光的折射率小于a光的折射率，由公式得知，在三棱镜中a光传播速率小于b光的传播速率，故A错误；
B、由于a光的折射率大于对b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，故B正确；
C、当光线由光疏介质射到光密介质时，因为光线靠近法线而折射，这时不会发生全反射，所以改变复色光的入射角，都不可能在入射面发生全反射，故C错误；
D、由于a光的频率大于b光的频率，所以a光的波长小于b光，根据公式，a、b两束光分别通过同一双缝干涉时a光条纹间距小于b光条纹间距，故D正确；
E、根据光速不变原理，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故E正确；
故选BDE．
12．10
m　10
m　9.43
m
【解析】
飞行物相对于飞行物上的人是静止的，所以不管飞行物的速度是多少，飞行物上的人测得的飞行物长与静止时相同，为L0＝10
m．如果飞行物的速度为v1＝3×103
m/s.
地面观察者测得的飞行物长L1为≈10
m如果飞行物的速度为v2＝c/3，地面观察者测得的火箭长L2为
≈9.43
m.
点睛：记住并理解狭义相对论的基本假设和几个基本结论是解决此题的关键，掌握长度的相对性，同时要注意运动的相对性．