上海市南汇中学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．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．研究速度远小于光速的粒子的运动利用相对论的知识
2．从狭义相对论出发，我们可以得到下列哪些结论（　　）
A．同时的绝对性
B．事件的因果关系可以颠倒
C．运动的时钟变快
D．物体质量随速度增大而增大
3．经典力学规律有其局限性．物体以下列哪个速度运动时，经典力学规律不适用（　　）
A． B． C． D．
4．相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义，而只是说明它有一定的适用范围．经典力学的适用范围是（　　）
A．宏观世界，高速运动 B．微观世界，低速运动 C．宏观世界，低速运动 D．微观世界，高速运动
5．关于电磁波和相对论下列说法正确的是（　　）
A．微波最适宜以天波的形式传播
B．托马斯．杨第一次用实验室证实了光是一种电磁波
C．理想实验是把实验的情况外推到一种理想状态，所以是不可靠的
D．狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式
6．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（ ）
A．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了
C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-v
D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光
7．下列说法正确的是________．
A．物体做受迫振动时，振幅与物体本身无关
B．光纤通信是激光和光导纤维相结合实现的
C．火车以接近光速通过站台时车上乘客观察到站台上的旅客变矮
D．全息照相技术是光的衍射原理的具体应用
8．下列说法正确的是（ ）
A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值
B．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围
C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定
D．经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值
9．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是
A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了
B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了
C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了
D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了
10．下列说法正确的是________
A．受迫振动的频率总等于振动系统的固有频率
B．波长越长的电磁波越容易发生衍射
C．利用超声波的多普勒效应，可测量心脏血液的流速
D．宇航员在相对地面高速运动的飞船里观测到地面上的钟走的较快
11．以下说法中正确的是（ ）
A．在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小
B．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
C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
E.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
12．下列各说法中正确的是___________
A．对于受迫振动，驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越大
B．摆钟偏慢时可缩短摆长进行校准
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关
D．火车鸣笛驶出站台时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
E. 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来.
13．下列说法中正确的是____
A．物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B．光纤通信、医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理
C．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相近，所以声波很容易产生衍射现象
D．质点做简谐运动时，若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
E. 地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了
14．下列说法正确的是________．
A．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变宽
B．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
C．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
D．地面上测得静止的直杆长为L，则在高速飞行火箭中的人测得手中的杆长应小于L
15．下列各说法中正确的是___________
A．对于受迫振动，驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越大
B．摆钟偏慢时可缩短摆长进行校准
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关
D．火车鸣笛驶出站台时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
E.频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来，这种现象叫作波的干涉
参考答案
1．A
【解析】
A、根据电磁辐射的特点可知，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．故A正确； B、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定不变的电场不会产生磁场，电磁波是变化磁场产生电场变化电场产生磁场不断交替变化产生的，故B错误；C、列车的运行都属低速，经典力学能适用．而粒子接近光速运动，则经典力学就不在适用，故C错误，D不正确．故选A．
【点睛】本题考查了麦克斯韦的电磁场理论与雷达的原理、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．
2．D
【解析】
A、C、运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢；运动的钟变慢，打破了同时的相对性．故A错误C不正确； B、运动的钟比静止的钟走得慢，但是事件的因果关系不可以颠倒．故B错误；D、质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大，故D正确．故选D。
【点睛】解决本题需要了解1、狭义相对论的两个基本假设：①物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式．这叫做相对性原理．②在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值C．这叫光速不变原理．它告诉我们光（在真空中）的速度c是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度．2、狭义相对论的几个重要的效应：①钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；②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．③质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大．
3．D
【解析】
当速度接近光速时，由相对论规律可知，物体的质量将随速度的变化而变化，经典力学不再适用；故D不适用经典力学； 故选：D．
【点睛】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．
4．C
【解析】
牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用．经典力学不能用于处理高速运行的物体，对处理低速运动的宏观物体具有相当高的正确性；故C正确； 故选C．
【点睛】经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；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的意义．
5．D
【解析】
A、微波只能用空间波，散射波和穿透外层空间的传播方式．故A错误； B、杨氏双缝干涉实验证明光能够发生干涉现象，而只有波才能发生干涉现象，故该实验证明了光具有波动性．故B错误；C、理想实验是把实验的情况外推到一种理想状态，是可靠的．故C错误；D、狭义相对论的相对性原理告诉我们，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式．故D正确．故选D。
【点睛】电磁波传播的特点：1．长波传播的特点 由于长波的波长很长，地面的凹凸与其他参数的变化对长波传播的影响可以忽略．在通信距离小于300km时，到达接收点的电波，基本上是表面波．2．中波传播的特点 中波能以表面波或天波的形式传播；3．短波传播的特点 与长，中波一样，短波可以靠表面波和天波传播．由于短波频率较高，地面吸收较强，用表面波传播时，衰减很快；4．超短波和微波传播的特点 超短波，微波的频率很高，表面波衰减很大；电波穿入电离层很深，甚至不能反射回来，所以超短波，微波一般不用表面波，天波的传播方式，而只能用空间波，散射波和穿透外层空间的传播方式．杨氏双缝干涉实验证明光能够发生干涉现象；理想实验是可靠的。
6．A
【解析】
【分析】
利用相对论的重要结论，如时间变慢、长度收缩假说、质速关系式和质能关系式分析现象.
【详解】
A．由爱因斯坦的长度收缩原理，可知运动的速度v越大，测出的距离越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；故A正确.
B．由时间变慢假说，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；故B错误.
C．根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c；故C错误.
D．甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；故D错误.
故选A.
【点睛】
本题考查了爱因斯坦的相对论知识，明确不同参考系中光速不变，在接近光速的参考系中时间变慢，长度变短，质量变大.
7．B
【解析】
【分析】
受迫振动时，其振幅与驱动的频率和固有频率的比值有关；光纤通信是激光的频率单一性；光速不变原理有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的；全息照片是利用激光的相干性较好.
【详解】
A、物体做受迫振动时，当驱动力频率等于物体的固有频率时，振幅最大，出现共振现象，驱动力频率与固有频率相差越小，振幅越大；故A错误.
B、光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，利用了激光的频率单一性的特点；故B正确.
C、根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮；故C错误.
D、全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性；故D错误.
故选B.
【点睛】
该题考查受迫振动、光纤通信、激光的性质、全息照片、爱因斯坦的相对论等在实际生活的现象．
8．B
【解析】
牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用．虽然相对论和量子力学更加深入科学地认识自然规律，它是科学的进步，但并不表示对经典力学的否定，故选项B正确．A、C错误；经典力学不能用于处理高速运行的物体；故D错误．
故选B
9．A
【解析】
【分析】
由相对论效应分析宇宙飞行器的时间和长度变化；当人和宇宙飞行器之间有相对运动时，人观察到的火箭长度会变短，时间会变慢．
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到宇宙飞行器变短了，宇宙飞行器上的时间进程变慢了。故A正确，B错误。宇宙飞行器上的人与宇宙飞行器之间没有相对运动，所以此人观察到宇宙飞行器中的时钟无变化，故CD错误。故选A。
10．BC
【解析】
【详解】
A、受迫振动的频率总等于策动力的频率，故A错误；
B、波长越长的电磁波，越容易发生衍射，故B正确；
C、多普勒效应是波特有的现象，医生利用超声波的多普勒效应可以探测病人血管中血液的流速，故C正确；
D、根据钟慢效应，宇宙飞船相对于地球高速运动的过程中，飞船的人观察飞船是不运动的，而地球是高速运动的，所以飞船上的时钟没有变慢了，正常走时，而地球上的钟变慢了，故D错误．
【点睛】
本题考查的知识点比较多，重点是掌握各种物理现象发生的原理即可顺利解决此类题目，尤其要重点理解钟慢效应．
11．ADE
【解析】
【分析】
【详解】
频率越大折射率越大，在同种介质中的光速度越小，故A对；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，故B错；麦克斯韦用预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错；交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，故D对；根据狭义相对论原理，在所有关系系中，物理规律有相同的表达式，即一切物理规律都是相同的，故E对；
故选ADE
12．BCE
【解析】
【详解】
A项：当驱动力的频率与振子的固有频率相等时，振子的振幅最大，故A错误；
B项：摆钟偏慢时，说明周期偏大，若要周期变小，则可缩短摆长，故B正确；
C项：由爱因斯坦相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关，故C正确；
D项：火车鸣笛远离我们时，间距离变大，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低，故D错误；
E项：由波的叠加原理可知，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来，故E正确。
故选：BCE。
13．BCE
【解析】
【详解】
物体做受迫振动时，当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振现象，此时物体的振幅最大；并非驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大，选项A错误；光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，选项B正确；因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相近，所以声波很容易产生衍射现象，选项C正确；质点做简谐运动时，若位移为负值，则速度可能为正值，也可能为负值，但是加速度也一定为正值，选项D错误；根据相对论原理可知，地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了，选项E正确；故选BCE.
14．AB
【解析】
【分析】
根据相对论原理，沿着飞行方向上，长度缩短，根据条纹宽度的公式，分析改变入射光可得相邻干涉条纹间距的变化；
【详解】
A． 在双缝干涉实验中，根据条纹宽度的公式可知，若仅将入射光由绿光改为红光，波长变长，则相邻干涉条纹间距变宽，故A正确；
B．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，利用了激光的频率单一性的特点，故B正确；
C．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的干涉原理，故C错误；
D．根据相对论原理，地面上测得静止的直杆长为L，在沿杆方向高速飞行火箭中的人相对于杆是静止的，所以测得长度不变，故D错误；
故选AB．
【点睛】
在双缝干涉实验中，波长变长，则相邻干涉条纹间距变宽；光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物；全息照片利用了激光的干涉原理；
15．BCE
【解析】
【详解】
对于受迫振动，当策动力的频率与振子的固有频率相等时，振子的振幅最大；则驱动力的频率越大，受迫振动的振幅不一定越大，选项A错误；摆钟偏慢，说明周期偏大，则可缩短摆长减小周期进行校准，选项B正确；根据相对论原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关，选项C正确；根据多普勒效应，火车鸣笛驶出站台时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低，选项D错误；频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来，这种现象叫作波的干涉，选项E正确；故选BCE.