山东省古交市第二高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：相对论与天体物理 章末复习题（含解析）

相对论与天体物理
1．麦克斯书认为：电荷的周围存在电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波。受此启发，爱因斯坦认为：物体的周围存在引力场，当物体加速运动时，会辐射出引力波。爱因斯坦提出引力波的观点，采用了（ ）
A．类比法 B．观察法
C．外推法 D．控制变量法
2．有关宇宙的理解，下列说法中正确的是（）
A．质量越大的恒星寿命越长
B．太阳发出的光和热来自于碳、氧等物质的燃烧
C．在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度高
D．由于光速有限，因此观察遥远的天体就相当于观察宇宙的过去
3．自然界中有质量的实际物体运动的最大速度不会超过（ ）
A．空气中的光速 B．真空中的光速
C．电子绕原子核运动的速度 D．宇宙飞船运动的速度
4．在以光速c前进的特殊“列车”上向前发射一束光，在地面上的观察者看来这束光的速度是（ ）
A．0 B．c C．2c D．
5．下列说法正确的是（　　）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学己经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
6．经典力学理论适用于解决( 　　)
A．宏观高速问题
B．微观低速问题
C．宏观低速问题
D．微观高速问题
7．我们观测到的恒星有超巨星、巨星、主序星、白矮星和_______星．右图为恒星质量和寿命的关系图，估计一颗质量为太阳1.8倍的恒星能存在_______年．横线上正确填写的选项是（　　）
A．北极星??30亿年
B．中子星??3亿年
C．中子星??30亿年
D．黑洞????30亿年
8．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福发现电子 B．汤姆孙提出原子核式模型
C．所有原子核都是由质子和中子组成 D．质量越大的恒星寿命越短
9．关于经典力学，下列说法错误的是
A．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定
B．经典力学可看作相对论、量子力学在一定条件下的特殊情形
C．经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用
D．经典力学对高速运动的微观粒子不适用
10．下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是(　 　)
A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
11．以下关于振动、波动和相对论的叙述正确的是( )
A．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，应从平衡位置处开始计时
B．光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
C．两列波叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域应交替变化
D．光的偏振现象说明光波是横波
E.用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出明暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为△X，如果只增大双缝到光屏之间的距离，△X将减小
12．用相对论的观点判断下列说法是否正确（ ）
A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B．在地面上的人看来，以的速度升空的火箭中的时钟会变快，但是火箭中的宇航员却看到时钟可能是准确的
C．在地面上的人看来，以的速度升空的火箭在运动方向上会变短，而火箭中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
13．关于相对论，下列说法中正确的是（　　）
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中不同
C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D．微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量
E.在一个确定的参考系中观察，运动物体上面的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关
14．以下关于物理学知识的相关叙述，符合实际的有（　　）
A．单摆的振动周期随着摆球质量的增大而减小
B．一艘太空飞船静止时的长度为30m，他以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m
C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
D．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更加清晰
15．按照爱因斯坦狭义相对论，以速度v运动的物体的相对论质量m（即运动质量）与静止质量的关系为．那么速度为7.9km/s的运动火箭的相对论质量m约是静止质量的________倍；速度为0.9c的运动电子的相对论质量m是静止质量的________倍．
16．当物体的速度v＝0．9c（c为光速）时，物体的质量增大到原质量的________倍．
参考答案
1．A
【解析】
爱因斯坦根据麦克斯韦的观点：电荷周围有电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波，提出了物体周围存在引力波，当物体加速运动时，会辐射出引力波的观点，采用了类比法。故A正确。
故选A。
2．D
【解析】
A．质量越大的恒星寿命越短，故A错误；
B．太阳发出的光和热来自于在太阳内部进行着大规模的核聚变释放的能量，故B错误；
C．恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝．故在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度低，故C错误；
D．由于光速有限，遥远的天体发出的光线到达我们时，我们看到的是过去的宇宙射线；故因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去，故D正确．
3．B
【解析】
根据爱因斯坦相对论原理，自然界中有质量的实际物体运动的最大速度不会超过真空中的光速；
A．空气中的光速，与结论不相符，选项A错误；
B．真空中的光速，与结论相符，选项B正确；
C．电子绕原子核运动的速度，与结论不相符，选项C错误；
D．宇宙飞船运动的速度，与结论不相符，选项D错误；
4．B
【解析】
光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的。即光在真空中沿任何方向的传播速度也是相同的；
A． 0，与结论不相符，选项A错误；
B．c，与结论相符，选项B正确；
C．2c，与结论不相符，选项C错误；
D．-c，与结论不相符，选项D错误；
5．D
【解析】
AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用。故AB错误；
C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变。故C错误；
D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，故D正确。
6．C
【解析】
试题分析：经典力学的局限性是宏观物体及低速运动．当达到高速时，经典力学就不在适用，C正确；
考点：考查了经典力学适用范围
7．C
【解析】
我们观察到的恒星有超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星．利用恒星质量和寿命图得一颗质量为太阳1.8倍的恒星对应纵轴的数值是30亿年．
A．描述与分析不符，故A错误.
B．描述与分析不符，故B错误.
C．描述与分析相符，故C正确.
D．描述与分析不符，故D错误.
8．D
【解析】
A．汤姆逊发现电子，故A错误；
B．卢瑟福提出原子核式模型，故B错误；
C．原子核一般由质子和中子构成，但氕的原子核都不含中子，只有1个质子，故C错误；
D．恒星的寿命和它的质量体积有关，质量越大的恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈，故D正确；
9．A
【解析】
相对论、量子力学的提出，没有否定经典力学，只是对力学的完善；经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学。
A．描述与分析不符，故A符合题意
B．描述与分析相符，故B不符题意
C．描述与分析相符，故C不符题意
D．描述与分析相符，故D不符题意
10．D
【解析】
经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；
11．ABD
【解析】
【分析】
考查振动、波动和相对论．
【详解】
A．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，应从平衡位置处开始计时，A正确；
B．光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，B正确；
C．两列波叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域是固定不变的，C错误；
D．光的偏振现象说明光波是横波，D正确；
E ．由 ，如果增大双缝到光屏之间的距离L，将增大，E错误．故选ABD．
12．CD
【解析】
【详解】
A．经典力学理论的观点认为时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变；而相对论的观点认为时间和空间都是相对的，在不同的参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度会发生改变，故Ａ错误．
B．根据时间间隔的相对性：可知，时间延缓效应，因此地面上的人看飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的，故B错误；
C．根据长度的相对性：，可知，在运动方向上长度缩短，所以在地面上的人看来，以３km/s?的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的航天员却感到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些，故C正确；
D．当低速宏观物体时，v＜＜c时，△t≈△t′，l≈l0，可知“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确；
13．ADE
【解析】
【分析】
【详解】
在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故A正确；相对论告诉我们，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B错误；一条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C错误；微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量，选项D正确；在一个确定的参考系中观察，运动物体上面的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关，故E正确；故选ADE.
14．BD
【解析】
【详解】
A.根据单摆的周期公式：可知，单摆的周期与摆球的质量无关．故A错误；
B.地球上的观测者测得该飞船的长度是以0.6c的速度沿长度方向飞行时长度，为：，故B正确；
C.赫兹用实验证实了电磁波的存在．故C错误；
D.日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以可以滤掉水面反射的偏振光，使景像更清晰，这是利用光的偏振现象，故D正确；
15．1 2.294
【解析】
【详解】
[1]．速度为7.9km/s的运动火箭的相对论质量m与静止质量m0的比值：
即
m≈m0
[2] ．速度为0.9c的运动电子的相对论质量m是静止质量的
，
即
m=2.294m0.
16．2．29
【解析】
根据质量与速度的关系，将v＝0．9c代入求得m＝＝≈2．29m0．