怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：相对论与天体物理 单元测试（含解析）

相对论与天体物理
1．在1905年爱因斯坦提出了《狭义相对论理论》，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（　　）
A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
C．物体在接近光速运动时，它的质量会变小
D．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大
2．如图所示，观察者乙乘坐速度为0.8c(c为光在真空中的速度)的列车追赶其正前方的观察者甲，甲乘坐的飞行器速度为0.5c。乙用列车车厢里的光源发出一束光和甲进行联络，由狭义相对论，甲和乙观测到该光束的传播速度分别为（　　）
A．0.2c，c B．0.3c，0.2c C．c，c D．1.3c，0.3c
3．关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（　　）
A．相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学
B．真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C．经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体
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
4．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象，下列说法正确的是（　　）
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
B．地面上的人现察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了
D．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了
5．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指(　　)
A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域
B．地球表面上的物质世界
C．人眼能看到的物质世界
D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界
6．关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是（　　）
A．狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
B．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
C．牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
D．牛顿物理学和狭义相对论都既适用于高速运动又适用于低速运动规律
7．在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两中小鸡在车厢前端出生．则（ ）
A．在火车上的人看来，一只小猫先出生
B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生
C．在地面上的人看来，一只小猫先出生
D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生
8．下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波具有偏振现象，说明电磁波是纵波
B．电磁波谱中最容易发生衍射的是无线电波
C．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，是因为它们都可以在真空中传播
D．光速不变原理和时间间隔的相对性是狭义相对论的两个基本假设
9．在适当的时候,通过仪器可以观察到太阳后面的恒星,这说明星体发出的光(　　)
A．经太阳时发生了衍射
B．可以穿透太阳及其他障碍物
C．在太阳引力场作用下发生了弯曲
D．经过太阳外的大气层时发生了折射
10．1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（ ）
A．同时的绝对性与同时的相对性
B．运动的时钟变慢与运动的尺子缩短
C．时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性
D．相对性原理与光速不变原理
11．下列说法正确的是（　　）
A．驱动力的频率越高，受迫振动的振幅越大
B．在地球上接收到来自遥远星球的光波波长变长，可判断该星球正在远离地球
C．激光测距是应用了激光平行度好的特点
D．变化的磁场一定产生变化的电场
E.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中光的传播速度均相同
12．关于相对论及相关问题，下列说法正确的是（　　）
A．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
B．当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用
C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，如分析地球上物体的运动就不必考虑质量变化
D．按照相对论理论，一个真实的静止质量不为零的物体相对任何惯性参考系的速度有可能超过光速
13．下列说法正确的是（　　）
A．变化的电场一定能产生变化的磁场
B．紫外线比无线电波的衍射能力强
C．真空中的光速与惯性参考系的选取无关
D．适当的紫外线照射对人体有好处
14．下列说法正确的是（　　）
A．太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域
B．两列机械波在同一介质中相遇，波长相同一定能获得稳定的干涉图案
C．狭义相对论的第一个基本假设：力学规律在任何惯性系中都是相同的
D．分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较宽
E.电视机显像管里的电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控制
15．下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关
B．拍摄玻璃橱窗里的物品时，照相机镜头上安装偏振片是为了增加透射光的强度
C．狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
16．甲乘坐速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c，甲向乙发出一束光进行联络。则乙观测到光速是________（选填“c”“1.4c”或“1.9c”）；地面上的观察者发现甲的手表示数比乙的手表示数变化________（选填“慢了”“快了”或“相同”）。
参考答案
1．B
【解析】
A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律都是相同的，所以A错误；
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以B正确；
C．由相对论知
其中为物体静止时的质量，所以当物体在接近光速运动时，它的质量会变大，所以C错误；
D．由相对论可知
其中为物体相对静止的人的长度，则当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，所以D错误。
故选B。
2．C
【解析】
根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。所以宝宝观测到该光束的传播速度为c，所以ABD错误，C正确。
故选C。
3．D
【解析】
A．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，选项A错误；
B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，选项B错误；
C．经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；选项C错误；
D．相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，选项D正确。
故选D。
4．A
【解析】
ABD．根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了。故A正确，BD错误。
C．运动是相对的，火箭上的人员观察到火箭的长度不变而时间进程也不变，故C错误。
故选A。
5．D
【解析】
根据中学物理中的规定，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．故ABC错误，D正确，故选D.
【点睛】在自然科学中，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．
6．B
【解析】
AB．爱因斯坦创立狭义相对论为的是研究物体在高速运动时所遵循的规律，故A错误，B正确；
C．牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律，故C错误；
D．经典力学只适用于宏观物体的低速运动，不适用于与高速运动；狭义相对论既适用于高速运动，也适用于低速运动，故D错误；
故选B。
7．C
【解析】
火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生，故AB错误；地面上的人以地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些．故在地面上的人看来，一只小猫先出生，故C正确，D错误．所以C正确，ABD错误．
8．B
【解析】
A．只有横波才会发生偏振现象，电磁波具有偏振现象，说明电磁波是横波，故A错误；
B．波长越长，衍射越明显，电磁波谱中波长最长的是无线电波，故电磁波谱中最容易发生衍射的是无线电波，故B正确；
C．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，而机械波的传播需要介质，真空中不传播，故C错误；
D．光速不变原理和相对性原理是狭义相对论的两个基本假设，故D错误。
故选B。
9．C
【解析】
根据爱因斯坦的广义相对论，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候（如日全食时）通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，ABD错误．
10．D
【解析】
爱因斯坦提出的狭义相对论两条基本假设是： 相对性原理与光速不变原理，其他内容均建立在这两点的基础之上；故选D.
11．BCE
【解析】
A．驱动力的频率越接近物体的固有频率，受迫振动的振幅越大，选项A错误；
B．根据多普勒效应，在地球上接收到来自遥远星球的光波波长变长，频率变小，则可判断该星球正在远离地球，选项B正确；
C．激光测距是应用了激光平行度好的特点，选项C正确；
D．根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项D错误；
E．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中光的传播速度均相同，选项E正确。
故选BCE。
12．AC
【解析】
A．狭义相对论认为一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效；或者说，一切物理定律（除引力外）的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变，故A正确；
B．当物体以远小于光速的速度运动时，质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故B错误；
C．当物体以较小的速度运动时，质速关系可知质量变化十分微小，可忽略，故C正确；
D．由质能关系和质速关系可知，如果净质量不为零的物体以光速c运动，则它的能量为无穷大。也就是说，把这样的物体加速到光速需要做的功为无穷大，但这是不可能的。因此，通常物体的速度只能接近而不可能达到真空光速，即光速c是物质的极限速度。故D错误。
故选AC。
13．CD
【解析】
A．均匀变化的电场一定能产生恒定的磁场，故A错误；
B．紫外线比无线电波的波长短，衍射能力弱，故B错误；
C．根据狭义相对论，真空中的光速与惯性参考系的选取无关 ，故C正确
D．紫外线有杀菌消毒作用，适当的紫外线照射对人体有好处，故D正确。
故选CD。
14．ABE
【解析】
A．太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域，故A正确；
B．两列机械波在同一介质中传播速度相同，波长相同则频率相同，则一定能获得稳定的干涉图案，故B正确；
C．狭义相对论的第一个基本假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故Ｃ错误；
D．由于紫光的波长比绿光的短，则用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，绿光的中央亮纹较宽，故D错误；
E．图像信号越强，电视机显像管里的电子枪发射电子束越强，故E正确。
故选ABE。
15．AC
【解析】
A．机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波的传播速度与介质有关，还跟频率有关，故A正确；
B．镜头上安装的偏振片，其透振方向与反射光的振动方向垂直，从而减弱反射光的透射强度，故B错误；
C．根据光速不变原理得：狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，故C正确；
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉现象，故D错误。
故选AC。
16．c 慢了
【解析】
[1]根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变，所以乙观测到该光束的传播速度为c
[2]根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地面上的人来说时间都变慢了，但甲相对于乙的速度更大，因此可以推测，地面上的观察者发现甲的手表示数比乙的手表示数变化慢了