5.2时空相对论
1.世界上各式各样的钟:砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟.既然运动可以使某一种钟变慢,它一定会使所有的钟都一样变慢.这种说法是(
)
A.对的,对各种钟的影响必须相同
B.不对,不一定对所有的钟的影响都一样
C.A和B分别说明了两种情况下的影响
D.以上说法全错
2.为使电子的质量增加到静止质量的两倍,需有多大的速度(
).
A.6.0×108m/s
B.3.0×108m/s
C.2.6×108m/s
D.1.5×108m/s
3.关于经典时空观与相对论时空观,下列说法正确的(
)
A.任何情况下物体的质量与物体的运动状态都无关
B.当物体的速度接近光速时,物体的质量随物体速度的增大而增大
C.经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系有关
D.相对论认为,同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的
4.下列说法正确的是( )
A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比
B.水面波是一种机械波
C.两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇时,波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2
D.一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率不变
E.相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
5.下列说法正确的是________.
A.在双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则相邻干涉条纹间距变宽
B.光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
C.全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
D.地面上测得静止的直杆长为L,则在高速飞行火箭中的人测得手中的杆长应小于L
6.下列说法正确的是______________
A.只有机械波能产生多普勒效应,电磁波不会产生多普勒效应
B.由爱因斯坦的相对论得出运动的时钟会变慢
C.电磁波能发生偏振现象,说明电磁波是横波
D.红光和绿光通过同一干涉装置,绿光形成的干涉条纹间距大
E.用单摆测重力加速度实验时,为了减小实验误差,应从单摆摆到最低点时开始计时
7.下列说法正确的是( )
A.从地面上观察,飞船上的时间进程比地面上慢
B.“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C.用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度,这是利用多普勒效应
D.做受迫振动的物体,其稳定时的振动频率不一定等于驱动力的频率
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
8.以下说法正确的是(
)
A.无论是什么波,只要振幅足够大,就可以产生明显的衍射现象
B.根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场周围一定可以产生电磁波
C.波源与观察者互相靠近或者互相远离时,观察者接收到的波的频率都会发生变化
D.火车以接近光速行驶时,我们在地面上测得车厢前后距离变小了,而车厢的高度没有变化
E.全息照片往往用激光拍摄,主要是利用了激光的相干性
9.“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________.
10.如图所示,一列火车以速度v相对地面运动.地面上的人测得,某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁.若此光源安放在地面上,则火车上的人的测量结果是闪光先到达________(选填“前”或“后”)壁;若此光源安放在火车上;则火车上的人的测量结果是闪光先到达________(选填“前”或“后”)壁.
11.如图所示,宇航飞行器以接近光速的速度经过地球.宇航舱内点光源S与前壁M和后壁N距离都是L.某时刻光源S发出一个闪光,宇航舱内仪器观测到M、N同时接收到光信号,则地面观测站观测到闪光_____(选填“是”或“不是”)同时到达M、N;地面观测站观测到宇航舱前后壁间距离_____(选填“>”“=”或“<”)2L.
12.经典力学认为时间是________,质量是_________,空间是________.经典力学深入到高速领域将被______所代替,深入到微观领域将被________所代替.
13.下列说法中正确的是
_____
A.雷达是利用声波的反射来测定物体的位置的
B.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变窄
C.考虑相对论效应,一条沿自身长度方向运动的杆的长度总比杆静止时的长度短
D.调谐是电磁波发射应该经历的过程,调制是电磁波接收应该经历的过程
参考答案
1.A
【解析】
根据时间的相对性可知,选项A正确.
2.C
【解析】
由相对论质速关系式m=可得到
v=c=c=c=2.6×108m/s,故选C.
3.BD
【解析】
A.
物体的质量与位置、运动状态有关,只是在速度较低的情况下,忽略变化不计,故A错误。
B.
根据相对论原理,当物体的速度接近光速时,物体的质量随物体速度的增大而增大,故B正确。
C.
经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系无关,故C错误。
D.
相对论认为,同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的,故D正确。
4.ABE
【解析】
在同一地点,重力加速度g为定值,根据单摆周期公式T=2π可知,周期的平方与摆长成正比,A正确;水面波是有机械振动的,在介质(水)中传播的一种波,是一种机械波,B正确;波峰与波峰相遇处质点的振动加强,其振幅为两者振幅的和,但质点依然在平衡位置附近做往复运动,因此位移不断变化,C错误;在同种介质中,超声波的传播速度保持不变,根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率大于波源发出的频率,频率会变高,D错误;相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关,E正确.
5.AB
【解析】
根据相对论原理,沿着飞行方向上,长度缩短,根据条纹宽度的公式,分析改变入射光可得相邻干涉条纹间距的变化;
【详解】
A.
在双缝干涉实验中,根据条纹宽度的公式可知,若仅将入射光由绿光改为红光,波长变长,则相邻干涉条纹间距变宽,故A正确;
B.光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物,利用了激光的频率单一性的特点,故B正确;
C.全息照片往往用激光来拍摄,主要是利用了激光的干涉原理,故C错误;
D.根据相对论原理,地面上测得静止的直杆长为L,在沿杆方向高速飞行火箭中的人相对于杆是静止的,所以测得长度不变,故D错误;
故选AB.
【点睛】
在双缝干涉实验中,波长变长,则相邻干涉条纹间距变宽;光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物;全息照片利用了激光的干涉原理;
6.BCE
【解析】
机械波和电磁波都能产生多普勒效应,选项A错误;由爱因斯坦的相对论得出运动的时钟会变慢,选项B正确;电磁波能发生偏振现象,说明电磁波是横波,选项C正确;根据
,因红光的波长大于绿光,则红光和绿光通过同一干涉装置,绿光形成的干涉条纹间距小,选项D错误;用单摆测重力加速度实验时,为了减小实验误差,应从单摆摆到最低点时开始计时,选项E正确;
故选BCE.
7.ABC
【解析】
A.根据狭义相对论的时空观可知,由
从地面上观察,飞船上的时间进程比地面上慢,故A正确;
B.“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时,声波比可见光容易发生衍射,因为声波的波长比可见光长,故B正确;
C.利用多普勒效应,当间距变化时,接收的频率与发出频率不相同,则可测量血流速度,故C正确;
D.受迫振动的物体,其稳定时的振动频率一定等于驱动力的频率,但不一定等于固有频率,故D错误;
E.检查光学面的平整程度是利用光的干涉现象,利用两平面所夹空气薄层的反射,获得频率相同的光波,从而进行相互叠加,故E错误。
故选ABC。
8.CDE
【解析】
A.能否产生产生明显的衍射现象看障碍物与波长的尺寸关系,与振幅无关,当障碍物的尺寸小于波长或与波长差不多时能产生明显的衍射现象;故A错误;
B.根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场周围一定可以产生磁场,但不一定能产生电磁波,只有周期性变化的电场周围才一定可以产生电磁波,故B错误;
C.波源与观察者互相靠近或者互相远离时,会产生多普勒效应,观察者接收到的波的频率都会增大或减小,故C正确;
D.火车以接近光速行驶时,根据相对论,沿着物体的运动方向,我们在地面上测得车厢前后距离变小了,而车厢的高度没有变化,故D正确;
E.全息照片往往用激光拍摄,主要是利用了激光的高相干性,故E正确;
故选CDE。
9.0.6
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.
10.前
前
【解析】
地面上的人以地面为参考系,光向前向后传播的速度相等,某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁,向前传播的路程与向后传播的路程相同,由于火车向前运动,所以点光源的到火车的前面的距离小;车厢中的人认为,车厢是个惯性系,光向前向后传播的速度相等,点光源的到火车的前面的距离小,闪光先到达前壁。若此光源安放在火车上,光源和车相对静止,由于光源距前壁的距离近,所以车上的人的测量结果是闪光先到达前壁。
11.不是
<
【解析】
车厢中的人认为,车厢是个惯性系,光向前向后传播的速度相等,光源在车厢中央,闪光同时到达前后两壁.地面上人以地面是一个惯性系,光向前向后传播的速度相等,向前传播的路程长些,故到达前壁的时刻晚些.由相对论原理可知,地面上人看到的车厢的长度比静止时要短.即观测到的宇航舱前后壁间距离小于2L.
12.绝对的
不变的
三维的
相对论
量子力学
【解析】
经典力学认为时间是绝对的,质量是不变的,空间是三维的,经典力学深入到高速领域将被相对论所代替,深入到微观领域将被量子力学所代替.
13.C;
【解析】
雷达是利用无线电波的反射来确定物体目标的仪器,A错误;根据公式,双缝干涉条纹宽度正比于波长,红光波长比绿光大,它干涉条纹宽,B错误;相对论效应是对不同参考系而言的,相对地面高速运动的杆在自身参考系内测量就是静止的原长,而地面观察者测量时发现其长度变短,C正确;发射电磁波需要将低频信号加到高频信号上,此过程称为调制,接受到电磁波时,选择所需要的频率信号,称为调谐,D错误.
【点睛】
考查雷达的工作原理,掌握干涉条纹间距公式,知道调谐与调制的区别,掌握高速飞行时沿着飞行方向的长度变短,及注意其不同参考系,结论会不同.