江门市艺华高中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 质量检测（含解析）

5.1狭义相对论的基本原理
1．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
2．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
3．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3C的速度匀速飞过（C为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间
A．大于100分钟
B．等于100分钟
C．小于100分钟
D．不能确定
4．下列不符合狭义相对论的是(
)
A．真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小
D．物体的质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关
5．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
6．下列说法正确的是(　　)
A．经典力学中物体的质量是不变的
B．经典力学中的时间和空间是独立于物体及其运动的
C．万有引力定律适用于强作用力
D．物体的速度可以是任意值
7．下列说法正确的是(　
　)
A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
B．光的偏振现象说明光是一种横波
C．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
D．验钞机是利用红外线使钞票上的荧光物质产生发光效应进行防伪的
8．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.
9．万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”）
10．经典相对性原理：________规律在任何________中都是相同的．还可以表述为：在一个________内进行的任何力学实验都不能判断这个________是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或者说，任何惯性参考系都是________的．
11．经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们的时间间隔总是________的．相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是________的，惯性系________越大，惯性系中的________越慢．非但如此，惯性系中的一切________．相对时间间隔公式：设Δτ表示与运动的惯性系相对静止的观察者观测的时间间隔，Δt表示地面上的观察者观测同样两事件的时间间隔，则它们的关系是Δt＝?________.
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．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．
2．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；
3．A
【解析】
根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间，可知飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间大于100分钟．选项A正确．故选A．
4．D
【解析】
A项：光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A正确；
B项：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B正确；
C项：狭义相对论指出，根据，知条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，故C正确；
D项：根据狭义相对论公式可知，物体的质量与运动的速度有关，故D错误．
【点睛】
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，二是光速不变，爱因斯坦相对论揭示了时间、空间并非绝对不变的属性．
5．BCD
【解析】
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．
6．AB
【解析】
A．经典力学中物体的质量是不变的，而相对论认为物体的质量随速度发生变化．故A正确；
B．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，故B正确；
C．万有引力定律属于弱引力作用，不适用于强作用力，故C错误；
D．根据相对论力学，物体的能量是不连续的，所以速度也是不连续的，故D错误；
故选AB．
点睛：本题考查的是经典力学的适用范围：宏观低速物体；什么是经典力学，经典力学的基本假设即成立的基础：其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定．
7．AB
【解析】
相对论认为：空间和时间与物质的运动快慢有关，故A正确；光的偏振现象说明光是一种横波，B正确；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，周期性变化的电场周围一定可以产生周期性变化的磁场，选项C错误；验钞机是利用紫外线使钞票上的荧光物质产生发光效应进行防伪的，选项D错误；故选AB.
8．32
【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：
9．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．
10．力学
惯性系
惯性参考系
惯性系
平权
【解析】
经典力学的相对性原理是力学规律在任何惯性系中都是相同的．或者说在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动；换言之，经典力学定律在任何一个惯性系中数学形式不变，所有惯性系都是等价（平权）的．
11．相同
不同
相对运动
时间进程
物理过程、化学过程、乃至观察者自己的生命节奏都变慢了
【解析】
按照经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们的时间间隔总是相同的．按照相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是不同的，惯性系相对运动越大，惯性系中的时间进程越慢．非但如此，惯性系中的一切物理过程、化学过程、乃至观察者自己的生命节奏都变慢了．相对时间间隔公式：设Δτ表示与运动的惯性系相对静止的观察者观测的时间间隔，Δt表示地面上的观察者观测同样两事件的时间间隔，则它们的关系是Δt＝
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】
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．