上海市丰华高中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．设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，光向四面八方辐射．则下列说法正确的是( )
A．飞船正前方地面上的观察者测得这一光速为1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者测得这一光速为0.5c
C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者测得这一光速是c
D．在另一个以速度为0.5c的反方向运动的飞船上的观察者看不到光
2．在狭义相对论中，下列说法正确的是（ ）
A．所有惯性系中基本规律都是等价的
B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态有关
C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度不相同
D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变
3．设某人在以速度为0.5c运动的列车上，打开光源沿列车运动的方向向前发出一束光，刚下列说法中正确的是
A．位于列车正前方地面上的观察者测得这束光的光速为1.5c
B．位于列车后方地面上的观察者测得这束光的光速为0.5c
C．在地面上任何地方的观察者测得这束光的光速都是c
D．只有在垂直列车前进方向的地面上的观察者测得这束光的光速是c
4．下列关于太阳及太阳系的说法中正确的是（ ）
A．太阳向外辐射能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大
C．太阳系中内行星都没有坚硬的外壳，外行星都有坚硬的外壳
D．太阳系虽然是银河系中很小很小的一部分，但它位于银河系的中心
5．关于宇宙，下列说法中正确的是（　　）
A．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上
B．恒星的寿命取决于亮度
C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应
D．地球是宇宙中唯一有卫星的星球
6．下列说法正确的是(　　)
A．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距也增大
B．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使景象更清晰，这是利用了光的偏振原理
C．我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了
D．用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应
E. 太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带
7．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的
A．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．
B．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．
C．在惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生．
D．惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些．
8．甲乘客乘坐在接近光速的火车上，乙观察者站在铁轨附近的地面上，甲、乙两人手中各持一把沿火车前进方向放置的米尺．则下列说法正确的是
A．甲看到乙手中尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度要长
B．甲看到乙手中尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度要短
C．乙看到甲手中尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度要长
D．乙看到甲手中尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度要短
9．下列说法中正确的是_______
A．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置的
B．受迫振动的物体总以它的固有频率振动
C．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
D．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的频率大于声源振动的频率
E.火车以接近光速通过站台时，火车上乘客观察到站在站台上的旅客身高不变
10．以下物理学知识的相关叙述中，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偏振
B．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
C．变化的电场周围一定产生变化的磁场
D．狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
E. 在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜
11．20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦建立了________，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革．
12．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
13．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．狭义相对论认为时间和空间与物质的_________（填“质量”或“速度”）有关；在高速前进中的列车的中点处，某乘客突然按下手电筒，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c，站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度_________（填“相等”或“不等”）．
15．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
参考答案
1．C
【解析】
根据光速不变原理，C正确．
2．A
【解析】
A、狭义相对论的基本假设之一是相对性原理，即在所有惯性系中基本规律都是等价的，故A正确；
BC、狭义相对论的基本第二条基本假设是光速不变原理，即在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关，在不同的惯性系中，光速是相同的，故BC错误；
D、质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对状态而改变，即运动质量增加、尺缩效应、运动延迟效应；故D错误；
3．C
【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．故ABD错误，C正确．
4．B
【解析】
【详解】
A．太阳向外辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应，A错误；
B．太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大，周期越短，B正确；
C．太阳系中内行星除了木星外都有坚硬的外壳，C错误；
D．太阳系位于银河系的轴上，不处于银河系中心，D错误。
故选B。
5．A
【解析】
A．银河系的中心有一个突起的核，称为核球，另外还有银盘和银晕，银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，故A正确；
B．恒星的寿命和它的质量有关，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，故B错误；
C．在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生核聚变，释放巨大的核能，故太阳能发光、放热，故C错误；
D．宇宙中有卫星的星球很多，比如木星就有许多卫星，故D错误。
故选A。
6．BDE
【解析】
A.根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，增大双缝间的距离d，干涉条纹间距减小，故A错误；
B.日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片可以使景象更清晰，这是利用了光的偏振原理，故B正确；
C.竖直向上高速运动的球体在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度会变短，选项C错误；
D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用了紫外线的荧光效应，故D正确；
E.太阳光经过三棱镜的两次折射，由于三棱镜对各种色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么经过两次折射就会发散成彩色光带，故E正确.
7．AB
【解析】
【详解】
A.在狭义相对论中，速度的极限是光速，A正确。
B.在狭义相对论中，质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的，即都是相对的，B正确。
C.根据狭义相对论，同时具有相对性，在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他惯性系中不一定是同时发生的；C错误。
D.在狭义相对论中，有运动延迟效应，但速度要接进光速，日常生活中的速度不能产生明显的相对论效应，D错误。
8．BD
【解析】
试题分析：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，乙手中的尺相对于甲接近光速运动，所以甲看到乙手中的尺的长度比乙看到自己手中的尺的长度小，故A错误，B正确甲手中的尺相对于乙接近光速运动，所以乙看到甲手中的尺的长度比甲看到自己手中的尺的长度小，故C错误，D正确；故选BD．
考点：相对论
【名师点睛】此题考查狭义相对论的基本结论，根据狭义相对论的尺缩效应即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；要熟记并理解它，可以解决所有关于狭义相对论的问题．
9．CDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．雷达是利用电磁波的反射来测定物体的位置的，故A错误；
B．受迫振动的物体的振动频率总是与驱动力的频率相等，与固有频率无关，故B错误；
C．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C正确；
D．根据多普勒效应知，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的频率变大，故接收到的声音的频率大于声源振动的频率，故D正确；
E．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，高度不变，故E正确。
故选CDE。
10．BDE
【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是利用了光的干涉，选项A错误；
B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，选项B正确；
C.变化的电场周围一定产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，选项C错误；
D.狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，选项D正确；
E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜，选项E正确.
11．狭义相对论
【解析】
爱因斯坦的狭义相对论认为时间和空间都不是绝对的，都是相对的，时间和空间是不能割裂是紧密相连的，使人们对时空观的认识产生了根本性的转变．
12．k；
【解析】
根据相对论的知识，静止物体的能量是E=m0c?(m0是静止时的质量),运动时的能量E′=mc?（m为运动时的质量） E′/E=K m/m0=K；由相对论的质量关系式，解得．
13．＝ ＞
【解析】
【分析】
【详解】
身高L=L0，因为人是垂直于物体速度方向的，没有尺缩效应；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），t1＞t0．
14．速度 相等
【解析】
【分析】
【详解】
[1]．狭义相对论认为时间和空间与物质的速度有关；
[2]．狭义相对论认为真空中光速均为c，地面上的人认为闪光速度也都为c．则站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度相等。
15．k；
【解析】
根据相对论的知识，静止物体的能量是E=m0c?(m0是静止时的质量),运动时的能量E′=mc?（m为运动时的质量） E′/E=K m/m0=K；由相对论的质量关系式，解得．