5.1 初识相对论 同步训练 Word版含答案

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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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第1节
初识相对论
一、单选题
1.关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是（??
）
A.?经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的
B.?相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系
C.?研究接近光速的粒子不适合使用经典力学
D.?当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别
2.关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（??
）
A.?相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学
B.?真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C.?经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体
D.?经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立
3.下列说法正确的是（??
）
A.?由于相对论、量子论的提出，经典力学己经失去了它的意义
B.?经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C.?在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D.?狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
4.下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是(??
)
A.?经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B.?相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C.?相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D.?经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
5.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
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.经典力学有一定的适用范围和局限性，不适合用经典力学描述的运动是（　　）
A.?子弹的飞行????????????B.?粒子接近光速的运动????????????C.?高速列车的运行????????????D.?飞船绕地球的运行
8.经典力学体系是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论，是整个现代物理学和天文学基础，关于经典力学的适用范围，下列说法中正确的是（??
）
A.?微观、低速和强引力场???????????????????????????????????????B.?宏观、高速和弱引力场
C.?宏观、低速和弱引力场???????????????????????????????????????D.?微观、高速和强引力场
9.科学家通过对星系光谱的研究发现，所有的星系都在远离我们而去，宇宙中星系间的距离在不断扩大，这说明（?
）
A.?宇宙处在不断的膨胀中???????????????????????????????????????B.?银河系是一个庞大的天体系统
C.?太阳是太阳系的中心天体????????????????????????????????????D.?太阳和太阳系最终也会走向“死亡”
10.人类最早对宇宙的认识学说是(???
)
A.?地心说???????????????????????B.?日心说???????????????????????C.?大爆炸学说??????????????????????????D.?以上说法都不正确
二、多选题
11.关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是(??
)
A.?狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论
B.?在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律
C.?经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D.?不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
12.用相对论的观点判断下列说法正确的是(??
)．
A.?时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B.?在地面上的人看来，以108
m/s的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的
C.?在地面上的人看来，以108
m/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D.?当物体运动的速度u?c时，“时间延缓”和“长度收缩”效果可忽略不计
三、填空题
13.甲、乙两架太空战机以相同的速度在一条直线上匀速飞行，甲向乙发出一条无线电指令，乙显示经过t0时间接受到指令，已知光速为c，则在甲、乙看来，该无线电指令传播的速度________c(选填>、=、<)；
地面指挥中心认为从甲发出指令到乙接受到指令的时间间隔是t，t________t0(选填>、=、<)
14.如图所示，一列火车以速度v相对地面运动．地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁．若此光源安放在地面上，则火车上的人的测量结果是闪光先到达________(选填“前”或“后”)壁；若此光源安放在火车上；则火车上的人的测量结果是闪光先到达________(选填“前”或“后”)壁．
四、计算题
15.北京正负电子对撞机中电子动能
，求电子速率v比光速c小多少？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
D
【解析】【解答】AB．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，AB正确，不符合题意；
C．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题，C正确，不符合题意；
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论没有区别，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体的速度大小远小于光速时，其相对论和经典力学的结论没有区别；研究接近光速的粒子不适合使用经典力学，只适合相对论。
2.【答案】
D
【解析】【解答】A．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，A不符合题意；
B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，B不符合题意；
C．经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；C不符合题意；
D．相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】相对论和量子力学没有否定经典力学；光速不变原理可以判别真空中光速在不同惯性参考系中是相同的；经典力学不适用于微观高速的物体。
3.【答案】
D
【解析】【解答】AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用。AB不符合题意；
C.
在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变。C不符合题意；
D.
狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，D符合题意。
故答案为：D
【分析】相对论和经典力学适用的范围不同；狭义相对论中物体的质量、长度和时间都与物体的运动状态有关。
4.【答案】
D
【解析】【解答】经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；
故答案为：D
【分析】相对论适用于高速领域，经典力学适用于低速、宏观领域，当相对论做低速处理，就会得到经典力学的结论。
5.【答案】
B
【解析】【解答】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，A不符合题意；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，B符合题意；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，CD不符合题意．
故答案为：B
【分析】利用弹簧秤可以测量运动中物体的质量；由于物体的速度小于光速所以质量变化非常小。
6.【答案】
A
【解析】【解答】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；A符合题意.
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；B不符合题意.
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；C不符合题意.
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；D不符合题意.
故答案为：A.
【分析】利用爱因斯坦的长度收缩原理可以判别甲乙测量的AB间的距离；利用时间变慢假说可以判别时间的变化；利用光速不变原理可以判别光速的大小；利用光速可以判别是同时接收到闪光。
7.【答案】
B
【解析】【解答】子弹的飞行、飞船绕地球的运行及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B正确，ACD错误．
故选：B．
【分析】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．
8.【答案】
C
【解析】【解答】解：经典力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索，历经曲折才建立起来的；经典力学的基础是牛顿运动定律，但不只包含牛顿定律，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；经典力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础．但
经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场，故C正确，ABD错误；
故选：C
【分析】经典力学的适用范围是宏观、低速情形，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学．
9.【答案】
A
【解析】【解答】由题目给出的信息可知，整个宇宙处在不断的膨胀中；银河系只是宇宙系统中的一部分，太阳也并不是太阳系的中心天体；该理论无法说明太阳系和太阳最终会走向死亡；故只有A符合题意，B、C、D不符合题意；故选：A．
【分析】由题目给出的信息可知，星系之间的距离在不断扩大，那么整个宇宙的体积也就在不断的扩大，也就是整个宇宙在不断的膨胀中
10.【答案】
A
【解析】【解答】人类对宇宙的认识是一个渐进的过程.在人类历史上，相当长的时期内，人们认为地球是宇宙的中心，后来哥白尼提出了“日心说”，认为太阳是宇宙的中心，后来人类对宇宙的起源进行探究，物理学家伽莫夫提出了大爆炸学说.
【分析】对于物理学历史要有一定的理解。
二、多选题
11.【答案】
B,C
【解析】【解答】A项：经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，A不符合题意；
B项：在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律，B符合题意；
C、D项：牛顿经典力学只适用于宏观低速物体，而微观、高速适用于狭义相对论，C符合题意；D不符合题意．
故答案为：BC．
【分析】狭义相对论和经典力学不是相互对立的，只是使用的领域不同而已；微观、高速的运动适用于狭义相对论。
12.【答案】
C,D
【解析】【解答】由τ＝
可知地面上的人看到飞船中的时钟变慢了，A、B不符合题意；由l＝l0
知，两处的人都感觉对方在运动方向上变短了，C符合题意．当u?c时，
≈0.故τ≈τ0
，
l≈l0.即“时间延缓”和“长度缩短”效果可以忽略不计，D选项正确．
故答案为：CD
【分析】相对论的观点是时间和空间都是相对的，在不同参考系其时间和物体的长度会发生改变；在高速运动的飞船上时钟会变慢，但宇航员看到时钟相对而言是不会变化的。
三、填空题
13.【答案】
=；<
【解析】【解答】根据光速不变原理，两战机飞行的速度是相等的，则光相对于它们的速度都是c，根据相对论的尺缩效应可知，地面指挥中心观测到此刻甲、乙之间的距离小于甲乙之间实际的距离，即：l＜l0
所以
【分析】光就是电磁波，电磁波就是光，传播速度为光速；当物体的速度达到光速时，会出现很多效应，比如时间减缓效应、尺度收缩效应。
14.【答案】
前；前
【解析】【解答】地面上的人以地面为参考系，光向前向后传播的速度相等，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，向前传播的路程与向后传播的路程相同，由于火车向前运动，所以点光源的到火车的前面的距离小；车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，点光源的到火车的前面的距离小，闪光先到达前壁。若此光源安放在火车上，光源和车相对静止，由于光源距前壁的距离近，所以车上的人的测量结果是闪光先到达前壁。
【分析】光速不变原理指的是在不同的参考系里观察光，光的传播速度都相同，只需要比较光传播的距离就可以比较光传播的时间。
四、计算题
15.【答案】因为
(0.511×106
eV)
所以
,得
又
,故
求得
?.
【解析】?【分析】北京正负电子对撞机中电子的动能为2800MeV，由于此时电子的动能特别大，其速度接近光速，因此电子的质量会明显增大，所以要根据爱因斯坦的相对论中的质量与速度的关系求得运动质量，然后结合动能的表达式求得电子的速度．