上海市甘泉高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：5.2狭义相对论的基本原理 跟踪训练（含解析）

5.2狭义相对论的基本原理
1．下列说法中正确的是
A．变化的电场一定能够在其周围空间产生变化的磁场从而形成电磁波
B．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的波长大于声源发出的波长
C．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
D．泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相的拍摄利用了光的衍射原理
2．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
3．历史上很多物理学家对物理学的发展做出了重要的贡献，下面有关描述符合物理学史实的是
A．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术
B．爱因斯坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观
C．查德威克发现了电子，揭开了人类探究原子结构的序幕
D．德布罗意提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难
4．下列说法中正确的是
A．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观察到的短一些
B．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
C．在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长也越长
D．玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因
5．下列说法正确的是 ．
A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现像，露珠呈现的彩色是光的色散现像，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现像
B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏尸上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样
D．相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
E.在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短
6．下列说法正确的是________
A．位移与时间关系符合正弦函数规律的运动是最简单、最基本的振动
B．波长为0.5m的水波比波长为0.6m的水波绕过0.8m的障碍时衍射现象更明显
C．光导纤维传递信息是利用了光的干涉原理
D．电磁波的接收是利用电谐振把有用的信号选择出来的
E.狭义相对论中不同惯性参考系的物理规律是相同的
7．(多选)下列关于经典力学的时空观，正确的是(　　)
A．经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的
B．在经典力学的时空观中，空间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关
C．在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的不变的量值，而与参考系选取无关
D．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关
8．下列说法正确的是( )
A．在经典力学中,物体的质量是不随物体运动状态而改变的
B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性,它只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界
C．相对论的出现否定了经典力学理论
D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型
9．下列说法中正确的是(　　)
A．万有引力可以用狭义相对论作出正确的解释
B．电磁力可以用狭义相对论作出正确的解释
C．狭义相对论是惯性参考系之间的理论
D．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架
10．根据气体吸收谱线的红移现象推算,有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%,即每秒24万千米．下列结论正确的是(　　)
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c
B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上测得它发出的光的速度是c
11．根据气体吸收谱线的红移现象推算,有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%,即每秒24万千米．下列结论正确的是(　　)
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c
B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上测得它发出的光的速度是c
12．下列说法正确的是( )
A．在经典力学中,物体的质量是不随物体运动状态而改变的
B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性,它只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界
C．相对论的出现否定了经典力学理论
D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型
13．迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1－581c”却很值得我们期待．该行星的温度在到之间，质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍，公转周期为13个地球日．“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍．设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则(　　)
A．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B．如果人到了该行星，其体重是地球上的倍
C．该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍
D．由于该行星公转速度比地球大，地球上的物体如果被带上该行星，其质量会稍有变化
14．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？
参考答案
1．C
【解析】
试题分析：周期性变化的电场一定能够在其周围空间产生周期性变化的磁场；均匀变化的电场能够在其周围空间产生稳定的磁场，故A错误；根据多普勒效应，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的频率大于声源发出的频率，结合v=λf可知，接收到的声音的波长小于声源发出的波长，故B错误；相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，故C正确；根据光的衍射与干涉的特点，泊松亮斑是光的衍射现象；根据激光的应用可知，全息照相的拍摄利用了激光的相干性好的特点，与干涉原理有关，故D错误．
考点：考查了电磁波的产生、多普勒效应、相对论以及光的干涉
【名师点睛】周期性变化的电场一定能够在其周围空间产生周期性变化的磁场；根据多普勒效应分析波的频率的变化；相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关；泊松亮斑是光的衍射现象，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理．
2．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.
3．B
【解析】赫兹用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术，选项A错误；爱因斯坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观，选项B正确； 汤姆孙发现了电子，揭开了人类探究原子结构的序幕，选项C错误；普朗克提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难，选项D错误；故选B.
4．AB
【解析】
试题分析：根据相对论可知，地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些，故A正确；拍摄玻璃厨窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以玻璃反射的偏振光的强度，故B正确；根据公式可得，频率越高，波长短，C错误；玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D错误；
考点：考查了相对论，光的偏转，全反射，波的传播
【名师点睛】该模块的知识点多，难度小，关键是多看书，记住相关知识点．
5．ACE
【解析】
【分析】
【详解】
A.肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象，故A正确．
B.全息照相不是利用全反射，是和光的干涉有关的结果，故B错误．
C.由可知用红光代替绿光照射单缝，将得到相邻条纹间距更大的干涉图样，故C正确．
D.相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上没有变扁，因为在高速运动方向上，长度才会变短的，故D错误．
E.在真空中传播的电磁波，它的传播速度不变，由可知，当它的频率增加时，波长变短，故E正确．故选ACE．
【点睛】
考查光的衍射、干涉的区别，掌握光的全反射条件，注意在高速运动下，沿着运动方向长度才变短；记住双缝干涉的条纹间距表达式．
【考点】
光的衍射和干涉；相对论；电磁波
6．ADE
【解析】
【分析】
【详解】
A．位移与时间关系符合正弦函数规律的运动是简谐振动，它是最简单、最基本的振动，选项A正确；
B．波长越大越容易发生衍射，则波长为0.5m的水波比波长为0.6m的水波绕过0.8m的障碍时衍射现象不明显，选项B错误；
C．光导纤维传递信息是利用了光的全反射原理，选项C错误；
D．电磁波的接收是利用电谐振把有用的信号选择出来的，选项D正确；
E．狭义相对论中不同惯性参考系的物理规律是相同的，选项E正确；
故选ADE.
7．ABCD
【解析】
经典的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关．同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，在不同参考系中观察也是同时发生的，故ABCD均正确.
8．ABD
【解析】
在经典力学中，物体的质量物质的固有属性，不会随运动状态的而改变，故A正确．经典力学理论只适用于宏观的、低速运动的物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，故B正确．相对论和量子力学并没有否定经典力学理论，经典力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形．故C错误．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳-演绎法”是经典力学方法的典型．故D正确．所以ABD正确，C错误．
9．BCD
【解析】ABD、万有引力与电磁力有很多相似之处，万有引力理论可以纳入广义相对论，不能纳入狭义相对论的框架，故A错误，BD正确；
C、狭义相对论是建立在惯性参考系之上的，故C正确。
故选：BCD。
10．CD
【解析】
根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样．在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c，与光源或观察者的运动无关．所以在类星体上测得它发出的光的速度是c，在地球上上测得它发出的光的速度是c，故CD正确，AB错误．
11．CD
【解析】
根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样．在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c，与光源或观察者的运动无关．所以在类星体上测得它发出的光的速度是c，在地球上上测得它发出的光的速度是c，故CD正确，AB错误．
12．ABD
【解析】
在经典力学中，物体的质量物质的固有属性，不会随运动状态的而改变，故A正确．经典力学理论只适用于宏观的、低速运动的物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，故B正确．相对论和量子力学并没有否定经典力学理论，经典力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形．故C错误．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳-演绎法”是经典力学方法的典型．故D正确．所以ABD正确，C错误．
13．BD
【解析】当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，由得 ，M是行星的质量，R是行星的半径，则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为．故A错误；由万有引力近似等于重力，得，得行星表面的重力加速度为，则得该行星表面与地球表面重力加速度之比为，所以如果人到了该行星，其体重是地球上的2倍．故B正确；根据万有引力提供向心力，列出等式可得：
行星“G1-58lc”公转周期为13个地球日．将已知条件代入解得：行星“G1-58lc”的轨道半径与地球轨道半径r行G：r日地=，故C错误；根据相对论原理可知，由于该行星公转速度比地球大，地球上的物体如果被带上该行星，其质量会稍有变化，选项D正确；故选BD.
点睛：本题行星绕恒星、卫星绕行星的类型，建立模型，根据万有引力提供向心力，万有引力近似等于重力进行求解．
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14．1.155 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.