上海市海滨高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：5.3奇特的相对论效应 课时练（含解析）

5.3奇特的相对论效应
1．在高速公路上行驶的质量为的小轿车，关于它的质量下列说法正确的是（ ）
A．大于 B．小于 C．等于 D．质量为零
2．有一把长为的尺子竖直放置，现让这把尺子沿水平方向以接近光的速度运行，运行过程中尺子始终保持竖直，那么我们此时再测量该尺子的长度将（ ）
A．大于 B．小于 C．等于 D．无法测量
3．有兄弟两人，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，该现象的科学解释是(? )
A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了
B．弟弟思念哥哥而加速生长了
C．由相对论可知，物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢
D．这是神话，科学无法解释
4．关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（　）
A．经典力学过时了，应该被量子力学所取代
B．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释
C．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述
D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述
5．一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驰而过，我们会感到车厢、车窗变短了，而车厢、车窗的高度没有变化，那么车厢内的人看到的路旁的电线杆间距将会（ ）
A．变窄 B．变宽 C．不变 D．都有可能
6．一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（　　）
A．30m B．15m C．34m D．26m
7．下列说法中正确的是:
A．测量某星球上某些元素发出的光的频率，与地球上这些元素静止时的发光频率对照，就可以得出该星球靠近或者远离地球的速度，这利用了多普勒效应
B．在生产和生活中，共振现象危害较大，因此要尽量避免发生共振
C．高速飞离地球的飞船中宇航员认为地球上的时钟变慢
D．照相机镜头的偏振滤光片可使拍摄水下物体的影像更清晰，是利用光的干涉原理滤去了水面的反射光
8．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA＞vB，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是(　　)
A．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大
B．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小
C．两飞机上的人观察到足球场的长度相同
D．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同
E. A飞机上的人观察B飞机的长度和时间进程均有微小变化
9．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
10．在一列相对于地面的速度为（接近光速）的高速行驶的火车上，人以速度沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度变换公式，下列说法正确的是（ ）
A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车的速度之和
B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车的速度之和
C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速
D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速
11．下列说法正确的是
A．声波在空气中的传播速度比在水中的传播速度快
B．受迫振动中驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片是为了增加透射光的强度
D．宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，地球上的人认为飞船上的时钟变慢
E.机械波的波长越长，则该波越容易发生衍射现象
12．下列说法中正确的有
A．一切波都能发生衍射现象
B．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置
C．X射线的波长比紫外线和γ射线更短
D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短
13．一列车的长度与桥梁长度相同.列车以接近光速通过桥梁,地面的观察者和列车内的观察者看到车头刚通过这座桥时,则
A．地面的观察者看到车尾已上桥 B．地面的观察者看到车尾未上桥
C．列车内的观察者看到车尾已上桥 D．列车内的观察者看到车尾未上桥
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
在高速公路上运动的小轿车的速度远小于光速（属于低速宏观现象），质量的变化可以忽略不计，即轿车质量等于M。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
相对论中所谓的“运动的尺子变短”现象是发生在尺子运动方向上的，现在尺子在竖直方向没发生高速运动，由此可知它的长度将不变；
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
上述故事反映的是爱因斯坦的相对论，爱因斯坦是20世纪伟大的科学家之一，提出相对论，揭示了空间、时间的辩证关系．根据爱因斯坦的相对论，物体高速运动时，运动物体的尺寸变短了，时针变慢了，因此运用爱因斯坦的相对论，可以解释题目中的现象，即物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢．故选C．
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．经典力学在低速宏观物理过程中适用，量子力学不可替代，故A错误；
B．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，故B错误；
C．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，故C错误；
D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述，故D正确．
5．A
【解析】
【详解】
火车相对地面向前飞驰，如果以火车为参考系，地面向后飞驰，地面上的两电线杆的间距变窄，选项A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m，根据长度的相对性
代入解得观察者测得火箭的长度
故ABC错误，D正确。
故选D。
7．AC
【解析】
【详解】
A．根据多普勒效应，当接收频率小于发出频率的时，星球离我们而去，若接收频率大于发出频率时，则星球向我们靠近，故A正确；
B．共振现象在生产和生活中有利也有弊，因此要会利用和防止共振，选项B错误；
C．根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性：，可知在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；
D．反射光是偏振光，摄影爱好者常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使景像更清晰是利用光的偏振现象，故D错误；
故选AC.
8．BDE
【解析】
【分析】
根据长度的相对性，分别讨论足球场的长度与宽度的变化即可．
【详解】
由 (其中l0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，即A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小，A错误B正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同，C错误D正确；因A、B两飞机有相对运动，所以A飞机上的人观察B飞机的长度和时间进程均有微小变化，E正确．
【点睛】
记住并理解狭义相对论的基本假设和几个基本结论，记住公式是解决此题的关键．
9．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
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。
10．AD
【解析】
【详解】
火车的速度为，人相对火车的速度为，地面上的人看到火车上的人相对地面的速度为，由以上分析可知，AD正确，BC错误。
故选AD。
11．BDE
【解析】
【详解】
A．声波属于机械波，其在水中的传播速度比在空气中的传播速度快，故A错误；
B．在受迫振动中，物体振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率不一定相等，故B正确；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，由于玻璃表面反射光的干扰，影像会不清楚，如果在镜头前加装一个偏振片就可以减弱反射光的强度，故C错误；
D．字航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性可知，地球上的人观察到飞船上的时间间隔变长，时钟变慢，故D正确；
E．障碍物、孔的尺寸越小或者机械波波长越长，越容易发生衍射现象，故E正确。
故选BDE。
12．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射现象，选项A正确；
B．雷达所用的微波属于电磁波，不是声波，故B错误；
C．电磁波按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，故C错误；
D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短，选项D正确。
故选AD。
13．AD
【解析】
【详解】
根据相对论，地面上的观察者看到的高速运动的火车比静止时更短，地面观察者看到车头刚通过这座桥时，车尾已上桥，选项A正确，B错误．列车内观察者看火车是静止的，火车长度不变，桥高速运动，桥变短了，所以列车内观察者乙看到车头刚通过这座桥时，车尾在桥外未上桥，选项C错误，D正确．