上海市北虹高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：新时空观的确立 章末综合复习测评含解析）

新时空观的确立
1．下列说法中正确的是________。
A．电磁波是纵波
B．单摆的摆长越长，摆动周期越小
C．照相机的镜头涂有一层增透膜， 利用的是光的衍射原理
D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的
2．如图所示，假设一根10cm长的梭镖以接近光速穿过一根10cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是(　　)
A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖
B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来
C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖
D．如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c
3．关于恒星的描述，下列说法中正确的是（　　）
A．质量越大的恒星，寿命越短
B．质量越大的恒星，寿命越长
C．表面温度比太阳高的恒星呈现出比太阳稍红的颜色
D．表面温度比太阳低的恒星呈现出比太阳稍蓝的颜色
4．按照相对论的观点，下列说法正确的是
A．物体运动时的质量总是小于其静止时的质量
B．物体运动时的质量总是等于其静止时的质量
C．真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的
D．真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的
5．下列说法不正确的是 （ ）
A．经典力学只适用于宏观物体和低速运动的问题
B．20世纪初，爱因斯坦提出了狭义相对论，引起人们对时空认识的革命
C．当普朗克常量不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到高速领域
6．下列物理学公式正确的是
A．声音在空气中的传播速度（p为压强，为密度）
B．声音在空气中的传播速度（p为压强，为密度）
C．爱因斯坦提出的质量与速度关系（为静止质量，c为光速，为物体速度）
D．爱因斯坦提出的时间与速度关系（为静止时间，c为光速，为物体速度）
7．下列说法中正确的是
A．交通警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理
B．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越人，所以激光可以比无线电波传递更多的信息
C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显
D．地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L
8．甲乙两人分别位于相对地球高速飞行的飞船里和地球上，下列说法正确的有 。
A．甲观测到地球上的时钟变慢
B．乙观测到地球上的时钟变快
C．乙观测到飞船的长度变短
D．甲观测到飞船的长度变短
9．下列说法中正确的是（ ）
A．雷达发射的电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的
B．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
C．爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的
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
E.由红光和绿光组成的一束光束从水中射向空气，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光
10．下列说法中正确的是___________．
A．光的偏振现象说明光是一种横波
B．高速飞离地球的飞船中宇航员认为地球上的时钟变快
C．只有频率相同的两列光波才有可能产生稳定的干涉
D．声源与观察者相对靠近时，观察者接收的频率小于声源的频率
11．如图所示,从点光源S发出的一束复色光,以一定的角度入射到玻璃三棱镜的表面,经过三棱镜的两次折射后分为a、b两束光．下面的说法中正确的是_______．
A．在三棱镜中a光的传播速率大于b光的传播速率
B．a光频率大于b光频率
C．若改变复色光的入射角,可在入射面发生全反射
D．a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δxa<Δxb
E.真空中的a、b两束光的光速相对于不同的惯性参考系是相同的
12．宇宙飞船相对于地面以速度v=0.1c匀速直线运动，c为光速。某时刻飞船头部的飞行员向尾部平面镜垂直发出一个光信号，反射后又被头部接收器收到，飞船仪器记录了光从发射到接受经历时间为t0，则地面观察者观测光被平面镜反射前后的速度______（相等、不等），地面观察者观测光从发射到接受过程经历时间t______t0（大于、等于、小于）
13．1.下列说法中正确的是____
A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理
B．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象
C．太阳光是偏振光
D．为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射
2.甲、乙两人站在地面上时身高都是L0, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示．此时乙观察到甲的身高L____L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1____t0（均选填“>”、“ =”或“<”）．
14．一列长为L的列车以速度0.5c相对地面运动，地面上的人测得该列车的长度为L′．则L′_________L（填“>”、“<”或“=”）．地面上的人测得，列车上的时钟比地面上的时钟要________（填“快”或“慢”）．
15．有不同相对速度的情况下,时钟的频率是不同的,它们之间的关系如图所示．由此可知,当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时,时钟的周期大约为________．在日常生活中,我们无法察觉时钟周期性变化的现象,是因为观察者相对于时钟的运动速度__________________．若在高速运行的飞船上有一只表,从地面上观察,飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________________(选填“快”或“慢”)了．

参考答案
1．D
【解析】
A．电磁波是横波，A项错误；
B．根据得出摆长越长，摆动周期越大，B项错误；
C．增透膜利用的是光的干涉原理，C项错误；
D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的，D项正确。
故选D。
2．A
【解析】
ABC．根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动，那么梭镖收缩变短，而管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，选项A正确，BC错误；
D．由光速不变原理，可知物体的速度不会超过光速，故D错误。
故选A。
3．A
【解析】
AB．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A正确，B错误；
CD．恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。恒星表面颜色主要有四种，分别是红、黄、白、蓝。太阳的表面颜色是黄色，属于温度中等偏低的恒星，故CD错误。
故选A。
4．D
【解析】
AB、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AB错误
CD、光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，故C错误，D正确
5．C
【解析】
A项：经典力学适用于低速运动、宏观物体．不适用于高速和微观物体，故A正确；
B项：据爱因斯坦提出的狭义相对论，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，引起人们对时空认识的革命．故B正确；
C项：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C错误；
D项：爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到接进光速的高速领域，故D正确．
6．BD
【解析】
根据选项的表达式，分析其中物理量的单位找出等效单位的表达式．爱因斯坦提出的质量与速度关系,（m0为静止质量，C为光速，v为物体速度）；爱因斯坦提出的时间与速度关系（t0为静止时间，C为光速，v为物体速度。
【详解】
A、B项：密度的单位为kg/m3，压强的单位为N/m2，又1N=1kgm/s2，则的单位为，等于速度的单位。故B正确，A错误；
C项：爱因斯坦提出的质量与速度关系，（m0为静止质量，C为光速，v为物体速度）故C错误；
D项：爱因斯坦提出的时间与速度关系，（t0为静止时间，C为光速，v为物体速度），故D正确。
故应选：BD。
【点睛】
对于物理中的公式一定要牢固的掌握住，根据公式就可以判断物理量的单位与哪些单位等效。
7．BD
【解析】
A、交通警通过发射超声波测量车速，利用了波的多普勒效应原理，故A错误；
B、电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，而激光频率比无线电波高，所以激光可以比无线电波传递更多的信息，故B正确；
C、单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，但衍射现象越不明显，故C错误；
D、地面上测得静止的直杆长为L，根据相对论原理，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得长度变小，故D正确．
8．AC
【详解】
相对论长度的相对性和时间的相对性都是对于旁观者而言，对于旁观者来说是钟慢尺短。因此选项BD错误，AC正确。
9．BDE
【解析】
【详解】
A．雷达发射的电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，A错误；
B．由多普勒效应知，声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率，B正确；
C．爱因斯坦狭义相对论指出，在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值，这叫光速不变原理，C错误；
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，因红光波长较大，则条纹间距变宽，D正确；
E．由红光和绿光组成的一束光束从水中射向空气，由于绿光的折射率较大，由全反射临界角公式可知，绿光的全反射临界角较小，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光，E正确。
故选BDE。
10．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．光的偏振现象说明光是一种横波，故A正确；
B．根据相对论可知，高速飞离地球的飞船中宇航员认为地球上的时钟是变慢的，故B错误；
C．只有频率相同的两列光波才有可能产生稳定的干涉，故C正确；
D．根据多普勒效应知，声源与观察者相对靠近时，观察者接收的频率大于声源的频率，故D错误．
故选AC．
11．BDE
【解析】
A、经过三棱镜，b光的偏折角小于a光的偏折角，所以可以得b光的折射率小于a光的折射率，由公式得知，在三棱镜中a光传播速率小于b光的传播速率，故A错误；
B、由于a光的折射率大于对b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，故B正确；
C、当光线由光疏介质射到光密介质时，因为光线靠近法线而折射，这时不会发生全反射，所以改变复色光的入射角，都不可能在入射面发生全反射，故C错误；
D、由于a光的频率大于b光的频率，所以a光的波长小于b光，根据公式，a、b两束光分别通过同一双缝干涉时a光条纹间距小于b光条纹间距，故D正确；
E、根据光速不变原理，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故E正确；
故选BDE．
12．相等 大于
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据光速不变原理，地面观察者观测光被平面镜反射前后的速度不变，即平面镜反射前后的速度相等；
[2]飞船仪器记录了光从发射到接受经历时间为；在根据相对论时空观，地面观察者观测光从发射到接受过程经历时间 满足

即
13．AB = >
【解析】
【分析】
【详解】
1、在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入射时相互抵消，这时光谱中其它频率的光将大部分抵消，因此，进入镜头的光有很多，但以阻挡绿光为主，这样照相的效果更好，对于增透膜，有约1.3%的光能量会被反射，再加之对于其它波长的光，给定膜层的厚度是这些光在薄膜中的波长的倍，从薄膜前后表面的反射绿光相互抵消．这是利用了光的干涉原理，故A正确；光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是由于光的衍射造成的．故B正确；太阳光是自然光，各个方向振动的光都有，故C错误；频率越高，波长越短，电磁波发射效率越高，故为了有效地发射电磁波，应该采用微波发射，故D错误．
（2）身高L=L0，因为人是垂直于物体速度方向的，没有尺缩效应，故乙观察到甲的身高L=L0；根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点（相对于甲），故乙观察到甲动作时间为t1＞t0．
14．< 慢
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]．列车以速度0.5c相对地面运动，地面上的人测得该列车的长度为L′，根据相对论尺缩效应知，L′＜L．根据钟慢效应，知地面上的人测得，列车上的时钟比地面上的时钟要慢．
15．2.5s 远小于光速c 慢
【解析】
【详解】
根据题图中数据可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c时，对应时钟的频率为0.4 Hz，则周期为2.5 s．日常生活中，我们无法察觉时钟周期性变化现象是因为运动速度远小于光速c．在高速运行状态下，时钟变慢．