上海市甘泉高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：5.3奇特的相对论效应 跟踪训练（含解析）

5.3奇特的相对论效应
1．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是(　　)
A．同时被照亮 B．A先被照亮
C．C先被照亮 D．无法判断
2．下列说法中不正确的是(? )
A．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点
B．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
C．一根杆的长度静止时为，不管杆如何运动，杆的长度均小于
D．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了
3．在一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为(? )
A．洞口为椭圆形，长度变短 B．洞口为圆形、长度不变
C．洞口为椭圆形、长度不变 D．洞口为圆形，长度变短
4．根据相对论判断，下列说法正确的是（ ）
A．狭义相对论全面否定了经典力学理论
B．如果物体在地面上静止不动．任何人在任何参考系里测出的物体长度都是一样的
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中也是不同的
D．物体运动时的质量总要大于静止时的质量
5．下列说法正确的是 .
A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定产生变化的磁场
B．振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零
C．以的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为
D．照相机镜头呈淡紫色，是光的衍射结果
6．美国全球定位系统卫星上要用一些装置去纠正卫星运动所造成的时间偏差，这一应用技术的理论来源是 （ ）
A．牛顿的经典力学理论
B．达尔文的进化论
C．爱因斯坦的相对论
D．普朗克的量子论
7．如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动．则下列说法中正确的是（ ）
A．乙观察到甲身高变高
B．甲观察到乙身高变低
C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快
D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c
8．下列说法错误的是（ ）
A．考虑相对论效应，长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变
B．一切物理规律在不同的惯性系中是平权的
C．圆屏阴影中心的亮斑（泊松亮斑）是光波叠加造成的
D．在光的双缝干涉实验中，条纹间距与缝的宽度成正比
9．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（　　）
A．边长为3m的正方形
B．长为3m、高为1.8m的长方形
C．长为5m、高为1.8m的长方形
D．长轴为3m、短轴为1.8m的椭圆形
10．某物体的速度使其质量增加10%，则此物体在其运动方向上缩短了( )
A．10% B．90%
C．10/11 D．1/11
11．下列说法正确的是_________
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理
B．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大
C．地面上的人观察在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快
D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
E.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
12．下列说法中正确的是（　 　）
A．红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域
B．医院用X光进行透视，是因为它的穿透能力较强
C．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
D．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快
13．以下对物理学知识的相关叙述，其中正确的是
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理
B．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比减小
C．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
D．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快
参考答案
1．C
【解析】
因列车沿AC方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件发生，后边的事件后发生可知C先被照亮，答案为C.
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2．C
【解析】
经典物理学家的观点认为，一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同．故A正确；根据，知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B正确；一根杆的长度静止时为l0，当杆运动的方向与杆垂直时，杆的长度不发生变化．故C错误；根据相对论时空观的观点，两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了．故D正确．本题选择不正确的，故选C
点睛：该题考查长度的相对性，知道经典的时空观与相对论时空观的区别，以及长度变化与运动方向的关系是解答该题的关键．
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据尺缩效应，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短．所以高速列车通过洞口为圆形的隧道时，列车上的司机对隧道口方向的观察结果仍然是圆形，但是观察隧道的长度变短，故选D.
【点睛】
狭义相对论有两个显著的效应，即钟慢和尺缩．可以通俗的理解为：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； 在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．
4．D
【解析】
经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，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A错误；根据相对论尺缩效应可知，若物体在地面上静止不动，人在其他运动参考系里面测出的物体的长度可能会变短，故B错误．根据相对论原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，选项C错误；根据相对论m=知，物体的速度越大，其质量也越大，故D正确．故选D．
5．C
【解析】
根据麦克斯韦的电磁场理论可知，不均匀变化的电场周围会产生变化的磁场，均匀变化的电场周围会产生恒定的磁场，所以A错误．振动的物体通过平衡位置时，其回复力一定为零，并不是合外力一定为零，B错误．根据光速不变原理可以知道，以的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度仍然为，C正确．照相机镜头呈淡紫色，是薄膜干涉的结果，D错误．故选择C.
【点睛】(1)麦克斯韦理论（2）回复力与合外力的关系（3）光速不变原理（4）薄膜干涉
6．C
【解析】根据爱因斯坦的相对论，空间和时间会随着物体运动速度的变化而变化。卫星和地球的运动速度存在差异，因而双方使用的时间也必然存有偏差。故C正确；
故选C
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．因为人是垂直于物体速度方向的，竖直方向上没有尺缩效应，即甲乙观察对方身高时不变，故AB错误；
C．根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙观察到甲动作变慢，故C错误；
D．根据爱因斯坦光速不变原理，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D正确．
故选D．
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
A、考虑相对论效应，长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变；故A正确．
B、一切物理规律在不同的惯性系中是平权的．故B正确．
C、圆屏阴影中心的亮斑（泊松亮斑）是光波的叠加产生明显的衍射造成的；故C正确．
D、根据，知条纹的间距与缝的宽度不成正比；故D错误．
本题选错误的故选D．
【点睛】
本题考查选修3-4中的基本概念，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点．
9．A
【解析】
【分析】
狭义相对论有两个显著的效应，即时间延迟和尺度缩短，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，根据相对论效应，判断宣传画的长度变化．
【详解】
一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，根据相对论效应
司机测量时宣传画的长度变成，即图形是边长为3m的正方形，故选项A正确，选项BCD错误．
故选A.
【点睛】
此题只要理解尺缩效应就可以正确得出答案．
10．D
【解析】
【分析】
先根据爱因斯坦的质量速度关系公式列式，再根据公式列式，最后联立求解即可．
【详解】
根据爱因斯坦的质量速度关系公式，有：①
根据物体的长度与静止长度关系公式，有：②
联立①②解得：
即此物体在其运动方向上缩短了，故选项D正确，选项ABC错误．
【点睛】
本题关键是记住两个公式：质量速度关系公式、运动物体的长度与静止长度关系公式．
11．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．超声波是一种机械波,具有一定的穿透能力,医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理,根据测量反射时间的不同,可以得到人体的器官状态，故A正确；
B．根据多普勒效应知,当两物体以很大的速度互相靠近时，感觉频率会增大，远离时感觉频率会减小，故B正确 ；
C．根据爱因斯坦相对论可以知道,时间间隔的相对性:
可以知道在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟会变慢，故C错误；
D．因为水的反射光是偏振光，所以照相机镜头的偏振滤光片可减弱水面的反射光，使水下影像清晰，故D正确；
E．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了衍射原理，故E错误；
故选ABD。
12．ABC
【解析】
【详解】
A．红外线的波长较长，易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域，A正确；
B．医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力较强的，而射线最强，B正确；
C．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，C正确；
D．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢，故D错误。
故选ABC
13．AC
【解析】
【详解】
A.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，A正确；
B.当鸣笛汽车驶近路人的过程中，两者间距变小，则路人听到的声波频率与波源相比增加，B错误；
C.照相机镜头的偏振滤光片，从而阻碍其它反射光的进入，使得所拍影像清晰，C正确；
D.在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢，D错误．
故选AC