上海市甘泉高中2019-2020学年高中物理物理沪科版选修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．有关相对论的说法中正确的是（ ）
A．狭义相对论认为在不同的惯性参考性中，一切物理规律都是相同的
B．狭义相对论认为在真空中的光速在不同的惯性参考性中是不同的，与光源的运动有关
C．若物体的能量增大，则它的质量减小
D．根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都是永恒不变的
2．关于物体的质量，下列说法正确的是（ ）
A．在经典力学中，物体的质量随运动速度的增大而增大
B．在经典力学中，物体的质量随运动速度的增大而减小
C．在狭义相对论中，物体的质量随运动速度的增大而增大
D．在狭义相对论中，物体的质量随运动速度的增大而减小
3．下列说法中正确的是
A．波长由长到短的排列顺序是：γ射线、红外线、紫外线、无线电波
B．紫外线能促使荧光物质发出荧光
C．利用光敏电阻制成光传感器可实现将电信号向光信号的转化
D．光速不变原理说的是光在任何介质中运动的快慢是相同的
4．以下关于相对论的说法，正确的是
A．观察者与光源相向运动时，观测到的光速大于m/s
B．在不同的惯性系中观测同一物体，尺寸都相同
C．对于同一个物理过程经历的时间，在任何惯性系中观测结果都相同
D．当物体相对某一惯性系高速运动时，其质量的观测值与速度大小有关
5．以下关于电磁波与相对论的说法，正确的是
A．麦克斯韦预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在
B．红外线是一种频率比紫外线还高的电磁波
C．电磁波能发生干涉、衍射现象
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得其车厢的长度明显变短
6．下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦预言和验证了电磁波的存在
B．只要有变化的电场，就一定有电磁波存在
C．狭义相对性原理是指一切物理规律在任何惯性系中具有相同的形式
D．接收电磁波时，通过调制来使接收电路中出现电谐振现象
7．下列说法正确的是
A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的千涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．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千涉现象
E. 不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的
8．下列关于相对论说法正确的是（ ）
A．狭义相对性原理认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
C．真空中的光速在不同参考系中都是相同的
D．长度的相对性表明，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时大
9．下列说法中正确的是
A．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观察到的短一些
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
C．在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长也越长
D．玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因
10．下列说法正确的是 ．
A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现像，露珠呈现的彩色是光的色散现像，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现像
B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏尸上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样
D．相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
E.在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短
11．下列说法正确的是
E．用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的干涉现象
A．用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的偏振现象
B．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
C．电视机遥控器是利用紫外线脉冲信号来交换频道的
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
12．下列说法正确的是
E.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉，衍射以及折射时都可能发生色散
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．向人体内发射频率已知的超声波被血管反射后又被仪器接受，测出反射波就能知道血流的速度，这种方法俗称彩超
C．狭义相对论表明物体运动时的质量小于静止时的质量
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场
13．以速度u高速远离地球的宇宙飞船发出频率为的单色光，已知真空中光速为c，则
A．该光相对飞船的速度等于
B．该光相对飞船的速度等于c
C．地球上接受到该光的频率大于
D．地球上接受到该光的频率小于
14．如图a所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0．8c（c为光速）平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′，则S________S′（选填“大于”、“等于”或“小于”）．时钟与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率也是不同的，它们之间的关系如图b所示．A观察者观察到时钟的周期是2．0s，则B观察者观察到时钟的周期约为________s．
a b
15．如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度u(u接近光速c)远离地球，飞船发出频率为ν的单色光。地面上的人接收到光的频率________(选填“大于”、“等于”或“小于”)ν，看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)l。
参考答案
1．A
【解析】狭义相对论认为在不同的惯性参考性中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关，选项B错误；根据公式E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，能量增加，则质量增加，故C错误；根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都随速度的变化而变化．故D错误；故选A.
点睛：此题考查狭义相对论的几个基本结论，应该记住：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、狭义相对论的几个基本结论：
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.
2．C
【解析】
由相对论质量公式可知物体的质量随速度的增大而增大；经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似．在狭义相对论的所有公式中，只要令v＜＜c，在数学上稍作变换，就会发现，它们将全部退化为牛顿的经典力学公式，即在经典力学中，物体的质量基本上不随运动速度的变化而变化，ABD错误，C正确；故选C.
3．B
【解析】
波长由长到短的排列顺序是：无线电波、红外线、紫外线、γ射线，A错误；紫外线能促使荧光物质发出荧光，比如验钞机利用紫外线进行鉴别真伪，B正确；利用光敏电阻制成光传感器可实现将光信号向电信号的转化，C错误；光速不变原理说的是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，而光在不同介质中运动的快慢是不相同的，D错误；故选B．
点睛：考查知识点较多，包含电磁波谱、传感器以及相对论中的光速不变原理，解题关键是记忆电磁波谱波长由长到短的排列顺序是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，以及各种电磁波的应用；理解传感器的作用和光速不变原理的内容.
4．D
【解析】
根据狭义相对论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，故A错误；在不同的惯性系中测量同一物体的长度，测量值是不同的，故B错误；对于同一个物理过程经历的时间，在不同惯性系中观测结果是不相同的，选项C错误；当物体相对某一惯性系高速运动时，其质量的观测值与速度大小有关，选项D正确；故选D.
5．C
【解析】麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；红外线是一种频率比紫外线低的电磁波，选项B错误； 电磁波he其他波一样能发生干涉、衍射现象，选项C正确； 根据爱因斯坦相对论可知，运动方向的长度缩短，然而动车组高速行驶时，速度远达不到光速，则长度不变．故D错误．故选C．
6．C
【解析】麦克斯韦预言了电磁波，赫兹验证了电磁波的存在，选项A错误；只要有周期性变化的电场，就会产生周期性变化的磁场，则就一定有电磁波存在，选项B错误；狭义相对性原理是指一切物理规律在任何惯性系中具有相同的形式，选项C正确；接收电磁波时，通过调谐来使接收电路中出现电谐振现象，选项D错误；故选C.
7．ADE
【解析】对于同一障碍物，波长越大的光波越容易发生衍射现象，从而绕过障碍物，现象A正确； 白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，现象B错误； 红光由空气进入水中，频率不变，颜色不变，波速减小，则波长变短，现象C错误； 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干涉现象，现象D正确；根据相对论原理可知，不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的，选项E正确；故选ADE.
8．ABC
【解析】狭义相对性原理认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确； 相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，选项B正确；根据光速不变原理可知，真空中的光速在不同参考系中都是相同的，选项C正确；长度的相对性表明，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时短，选项D错误；故选ABC.
9．AB
【解析】
试题分析：根据相对论可知，地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些，故A正确；拍摄玻璃厨窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以玻璃反射的偏振光的强度，故B正确；根据公式可得，频率越高，波长短，C错误；玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D错误；
考点：考查了相对论，光的偏转，全反射，波的传播
【名师点睛】该模块的知识点多，难度小，关键是多看书，记住相关知识点．
10．ACE
【解析】
【分析】
【详解】
A.肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象，故A正确．
B.全息照相不是利用全反射，是和光的干涉有关的结果，故B错误．
C.由可知用红光代替绿光照射单缝，将得到相邻条纹间距更大的干涉图样，故C正确．
D.相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上没有变扁，因为在高速运动方向上，长度才会变短的，故D错误．
E.在真空中传播的电磁波，它的传播速度不变，由可知，当它的频率增加时，波长变短，故E正确．故选ACE．
【点睛】
考查光的衍射、干涉的区别，掌握光的全反射条件，注意在高速运动下，沿着运动方向长度才变短；记住双缝干涉的条纹间距表达式．
【考点】
光的衍射和干涉；相对论；电磁波
11．BDE
【解析】
试题分析：用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的干涉现象，选项A错误，E正确；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，故B正确；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的．故C错误；光的双缝干涉实验中，根据可知，若仅将入射光由绿光变为红光，波长变长，则条纹间距变宽，故D正确；故选BDE．
考点：光的干涉；相对论初步；红外线和紫外线
12．BDE
【解析】
试题分析：根据回复力公式可得如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，而不是平方，A错误；向人体内发射频率已知的超声波被血管反射后又被仪器接受，测出反射波就能知道血流的速度，利用多普勒效应原理，这种方法俗称彩超，B正确；根据相对论的基本理论可知：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，C错误；根据麦克斯韦电磁理论可得变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场，D正确；多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以将复合光进入分解，故E正确；
考点：考查了电磁场；光的干涉；狭义相对论．
【名师点睛】本题考查简谐运动的回复力与位移的关系，掌握多普勒效应原理，理解干涉、衍射及折射对复合光的分解的原理，注意变化的磁场产生电场中的“变化”两字的理解，最后认识运动的质量与静止的质量的关系
13．BD
【解析】
试题分析：由光速不变原理可知，该光相对飞船的速度等于c，选项B正确，A错误；根据多普勒效应，因飞船远离地球，则地球上接受到该光的频率小于，选项C错误，D正确.故选BD.
考点：相对论原理；多普勒效应
14．大于、3．3±0．2
【解析】
试题分析：观察者B以0．8倍光速平行y轴正方向运动，根据爱因斯坦的相对论尺缩效应可知，B观察到的钟沿y轴方向的直径将减小，而沿z轴方向的直径不变，钟的面积将与静止的观察者看到的面积要小，即S大于S′．由图b可以对应看出，当时钟和观察者的相对速度达到0．8C（C为光速）时，时钟的频率是0．3Hz，所以时钟的周期大约为10/3s≈3．3s．
考点：相对论初步
15．小于 等于
【解析】
试题分析：由相对论可知，光的传播速度不变，因此该光相对飞船的速度等于c；飞船高速远离地球，由多普勒效应可知，地球上接收到的光的频率小于ν，根据爱因斯坦的相对论的尺缩效应，看到宇宙飞船宽度的长度减小，但宽度不变。
考点：相对论速度叠加公式
【名师点睛】由相对论原理可以得到单色光的速度；依据多普勒效应可以判定频率变化；根据相对论效应中的尺缩效应判断地球上观察到宇宙飞船的尺寸变化情况。