上海市中原中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：新时空观的确立 单元测试题（含解析）

新时空观的确立
1．下列说法不正确的是（ ）
A．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
B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C．光的偏振现象证实了光是横波。
D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
2．下列说法中正确的是( )
A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
3．已知电子的静止能量为，若电子的动能为，则它所增加的质量与静止质量的比值近似为（ ）
A．0.1 B．0.2
C．0.5 D．0.9
4．为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度( )．
A．6.0×108m/s B．3.0×108m/s
C．2.6×108m/s D．1.5×108m/s
5．如图所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片。那么关于黑洞，下列说法正确的是（ ）
A．内部也是漆黑一片，没有任何光
B．尽管内部的光由于引力的作用发生弯曲，也能从黑洞中射出
C．所有中子星都会发展为黑洞
D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去
6．关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是（ ）
A．中是物体以光速运动的动能
B．是物体的核能
C．是物体各种形式能的总和
D．是在核反应中，亏损的质量和能量的对应关系
7．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是(　　)
A．运动中的物体，其质量无法测量
B．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C．物体的质量太大
D．物体质量并不随速度变化而变化
8．下列说法中正确的是（　　）
A．真空中的光速与光源的运动有关
B．X射线是比紫外线频率高的电磁波
C．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
D．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用10cm长的细线和小铁球
9．下列说法中正确的是(　　)
A．物体的引力使光线弯曲
B．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用
C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢
D．广义相对论可以解释引力红移现象
10．下列说法中，正确的是（ ）
A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星
B．强引力作用可使光谱线向红端偏移
C．引力场越强的位置，时间进程越快
D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的
11．关于电磁波和相对论，下列说法正确的是(　　)
A．由于高频电磁波向外界辐射能量的本领更强，所以经过调制的高频电磁波才能把我们要发射的信号发射出去
B．电磁波是由恒定的电场和磁场产生的
C．研究高速火车的运动必须利用相对论的知识
D．研究速度接近于光速的粒子的运动利用相对论的知识
12．—列火车的长度与某直线隧道长度相同，若火车接近光速穿过隧道，地面观察者甲看 到车头刚与隧道出口平齐时，车尾____________（选填在隧道外，与进口平齐，隧道内）；列车内观察者乙看到车头刚与隧道出口平齐时，车尾____________（选填在隧道外，与进口平齐，隧道内）；
13．“世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关．根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系如图．由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8c（c为光速）时，米尺长度大约是________m．在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度________．
14．狭义相对论的两个基本假设：
光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是______的
狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切______都是相同的
相对论时空观：
“同时”的相对性
长度的相对性：______
时间间隔的相对性：______
相对论的时空观：时间和空间的量
度与物质的运动______
狭义相对论的其他结论：
相对论速度变换公式：______
相对论质量：______
质能方程：______
广义相对论：
（1）两个基本原理：
广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是______的
等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系______
（2）广义相对论的几个结论：
物体的引力使光线______
引力红移
15．一个电子被电压为的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？（电子的静止质量）
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的薄膜干涉，故选项A正确；
B、玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故选项B错误；
C、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象能证明光是横波，故选项C正确；
D、可以通过迈克尔孙?莫雷实验得出：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：光速不变原理，故选项D正确；
不正确的故选项B。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A项：根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；
B项：均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故B错误；
C项：在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，光的波长减小，则干涉条纹间距变窄，故C错误；
D项：根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故D正确．
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
由题意得：
①
由得：
②
由得
A. 0.1与计算结果0.5不相符，故A不符合题意；
B. 0.2计算结果0.5不相符，故B不符合题意；
C. 0.5计算结果0.5相符，故C符合题意；
D. 0.9计算结果0.5不相符，故D不符合题意．
4．C
【解析】
由相对论质速关系式m＝可得到
v＝c＝c＝c＝2.6×108m/s，故选C.
5．D
【解析】
【详解】
A.黑洞之所以黑是因为光不能从其中射出，而不是内部没有光线．故A不符合题意；
B.由于引力的作用，其光线弯曲程度很大，不能射出．故B不符合题意；
C.只有少数中子星会发展成为黑洞．故C不符合题意；
D.当有一个小的星体经过黑洞时，由于黑洞质量很大，对小星体有很强大的引力，把小星体吸引进去．故D符合题意。
6．D
【解析】
【详解】
ABC.爱因斯坦的质能方程只能说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系这里的E不是动能、核能，也不是物体各种形式能的总和，故ABC不符合题意；
D.物体的能量增大了，质量也增大了；能量减小了，质量也减小．是在核反应中，亏损的质量和能量的对应关系，故D符合题意。
7．B
【解析】
物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD错误．所以B正确，ACD错误．
8．BC
【解析】
【分析】
【详解】
真空中的光速是恒定的，与光源的运动无关，故A错误；X射线是比紫外线频率高的电磁波，故B正确；机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，故C正确；在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用100cm长的细线和小铁球，故D错误．
9．ACD
【解析】
A、在引力场存在的情况下，光线沿弯曲的路径传播，故A正确；
B、光线弯曲的原因是引力作用，而不是介质不均匀的原因，故B错误；
C、物质的引力使光线弯曲，故引力场的存在使得空间不同位置的时间进程会变慢，故C正确；
D、近年来，多次观测到的“引力红移”现象，用爱因斯坦的狭义相对论无法解释，但是广义相对论很好解释，而且恰好证明了广义相对论的正确性，故D正确．
故选ACD．
10．ABD
【解析】
由广义相对论我们知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的。在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B正确，C错
11．AD
【解析】
【详解】
A. 由于高频电磁波向外界辐射能量的本领更强，所以经过调制的高频电磁波才能把我们要发射的信号发射出去，选项A正确；
B. 恒定的电场和磁场不能产生电磁波，选项B错误；
C. 高速火车的运动速度远小于光速，不必用相对论知识解决，可利用经典力学知识解决，则选项C错误；
D. 研究速度接近于光速的粒子的运动利用相对论的知识，选项D正确。
12．隧道内 隧道外
【解析】
【详解】
根据“相对论效应”的“动尺变短”，即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，所以地面观察者甲看到火车长度变短，车头刚与隧道出口平齐时，车尾在隧道内；列车内观察者乙看到隧道长度变短，车头刚与隧道出口平齐时，车尾在隧道外；
13．0.6 远远小于光速
【解析】
由图可以对应看出，米尺的长度大约为0.6 m，在日常生活中，我们无法观察到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度太小，远远小于光速的缘故．
点睛：记住并理解狭义相对论的基本假设和几个基本结论，即尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．
14．相同 物理规律 有关 相同 等价 弯曲
【解析】
【分析】
本题是对相对论一章基本结论的记忆性考查，熟记结论即可
【详解】
略
15．,
【解析】
【详解】
由动能定理得：
对高速运动的电子，由
得
由
得