上海市海滨高中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 课时练（含解析）

5.2狭义相对论的基本原理
1．关于经典力学和狭义相对论，下面说法正确的是
A．经典力学适用于宏观、高速运动的物体
B．光速不变原理是狭义相对论基本假设之一
C．狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论
D．狭义相对论认为不同的惯性参考系中，一切物理规律形式不同
2．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比（ ）
A．运动时的质量比静止时的质量大
B．运动时的质量比静止时的质量小
C．运动时的质量与静止时的质量相等
D．是两个不同的概念，无法比较
3．下面说法中正确的是（ ）
①当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；
②当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；
③当普朗克常量h（6.63×10-34 J·s）可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别；
④当普朗克常量h（6.63×10-34 J·s）不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别.
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
4．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“Gl-581c”却很值得我们期待．该行星的温度在0℃到40℃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．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短
5．如果真空中的光速为c=3.0×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1=2.4×108 m/s时，质量为3 kg。当它的速度为1.8×108 m/s时，其质量是 （ ）
A．2.25 kg B．2.50 kg
C．3.00 kg D．2.10 kg
6．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度v＝6×106 m/s.关于电子的质量的变化，下列说法正确的是(　　)
A．不变 B．减少 C．增大了0.02% D．增大了0.2%
7．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论，这说明( )
A．世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分
B．人的认识具有能动性，都能够正确地反映客观世界
C．人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化
D．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识
8．对于时空观的认识，下列说法正确的是（ ）
A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律
B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例
C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用
9．下列说法正确的是
E．用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的干涉现象
A．用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的偏振现象
B．狭义相对论认为：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C．电视机遥控器是利用紫外线脉冲信号来交换频道的
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽
10．下列说法正确的是
E.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉，衍射以及折射时都可能发生色散
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．向人体内发射频率已知的超声波被血管反射后又被仪器接受，测出反射波就能知道血流的速度，这种方法俗称彩超
C．狭义相对论表明物体运动时的质量小于静止时的质量
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场
11．小行星以速度u高速飞向地球的同时发出频率为ν的光，则________．
A．该光相对小行星的速度为c＋u
B．该光相对小行星的速度为c
C．地球上接收到的小行星所发光的频率大于ν
D．地球上接收到的小行星所发光的频率等于ν
12．下列说法正确的是（）（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象
B．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．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
E. 狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关
13．(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103 m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几？
(2)星际火箭以0.8c的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？
14．电子的静止质量m0＝9.11×10－31kg，经电压加速后速率为0.94c，求电子的相对论质量。
参考答案
1．B
【解析】A、经典力学只适用于宏观世界，低速运动，故A错误；
B、光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故B正确；
C、经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，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C错误；
D、狭义相对论认为不同的惯性参考系中，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，故D错误；
故选B。
【点睛】考查狭义相对论的几个基本结论，应该记住这几个结论并理解它们。
2．A
【解析】由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故A正确，BCD错误，故选A.
3．A
【解析】当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，故经典力学是适用的，故①正确；当物体运动速度接近光速时,相对论物理学和经典物理学的结论有很大的不同，②错误；当普朗克常量不能忽略不计时，量子效应不能忽略，量子力学和经典力学的结论不同，故③正确，④错误；故选A.
4．B
【解析】
试题分析：设恒星“Gliese581”的质量为M恒，半径为R，行星的为M1，半径为R1，地球的质量为M2，半径为R2，该，，在行星“Gl-581c”发生卫星的第一宇宙速度，由则该行星第一宇宙速度，同理地球上发射卫星的第一宇宙速度，，所以A选项错误；知，，如果人到了该行星，其体重是地球上的2倍，B选项正确；由，解得该行星与“Gliese581”的距离是，同理日地距离故该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍，故C选项错误；由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，相对该行星静止，其长度一定不改变，故D选项错误．
考点：万有引力定律线速度周期
5．A
【解析】根据爱因斯坦相对论的公式： 可知， ，所以： ；当它的速度为时，质量为： ，选A.
6．C
【解析】一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为： ，由相对论质量公式可知，电子的质量增大，解得： ，增大了，选C.
7．C
【解析】发现总是来自于认识的过程，爱因斯坦的相对理论并没有否定经典力学，而是对牛顿力学理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战，故A、D错误，B、C正确．
8．B
【解析】相对论给出了物体在高速运动状态下所遵循的规律，故A错误；经典力学是狭义相对论在低速（）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，在自己的适用范围内仍然成，故B正确，C错误；经典力学仅是它在低速、宏观、弱引力时的适用，故D错误．故选B．
【点睛】经典力学是狭义相对论在低速（）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．
9．BDE
【解析】
试题分析：用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的干涉现象，选项A错误，E正确；狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的，故B正确；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的．故C错误；光的双缝干涉实验中，根据可知，若仅将入射光由绿光变为红光，波长变长，则条纹间距变宽，故D正确；故选BDE．
考点：光的干涉；相对论初步；红外线和紫外线
10．BDE
【解析】
试题分析：根据回复力公式可得如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，而不是平方，A错误；向人体内发射频率已知的超声波被血管反射后又被仪器接受，测出反射波就能知道血流的速度，利用多普勒效应原理，这种方法俗称彩超，B正确；根据相对论的基本理论可知：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大，C错误；根据麦克斯韦电磁理论可得变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场，D正确；多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以将复合光进入分解，故E正确；
考点：考查了电磁场；光的干涉；狭义相对论．
【名师点睛】本题考查简谐运动的回复力与位移的关系，掌握多普勒效应原理，理解干涉、衍射及折射对复合光的分解的原理，注意变化的磁场产生电场中的“变化”两字的理解，最后认识运动的质量与静止的质量的关系
11．BC
【解析】
A、B项：小行星发光时光相对小行星静止，所以该光相对小行星的速度为c，故B正确；
C、D项：根据多普勒效应可知，当光源靠近观察者时接收到的光频率大于ν，故C正确．
12．ABD
【解析】因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象，选项A正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理，选项B正确； 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项C错误；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，选项D正确；狭义相对论基本假设是：不同的惯性参考系中光速是不变的；所有惯性系中基本规律都是等价的；故E错误；故选ABD.
13．(1)99.999 9%　(2)0.6倍
【解析】（1）设冥王星的静止质量为m?0?，运动质量为m，则
??；
（2）设星际火箭的静止质量为m?0?'，运动质量为m'，则?
14．2.69×10－30kg
【解析】由狭义相对论知