高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第二节 相对论时空观练习题

5.2相对论时空观同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是(   )

A．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理

B．有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速

C．在地面参考系中，观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生，如果在沿北京—上海方向高速飞行的飞船上观测，他们也是同时诞生的

D．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学和电磁学的)都是不同的

2．下列说法正确的是（       ）

A．声波在空气中传播时是一种横波

B．波形曲线表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移

C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围产生变化的磁场

D．由爱因斯坦的狭义相对论可知，真空中的光速对于任何惯性参考系都相同

3．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的革命与创新，下列说法正确的是：

A．电容器的电容大小与带电量有关

B．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场一定能产生变化的电场

C．根据狭义相对论原理可知，在不同惯性参考系中，光在真空中的光速是不同的

D．电视机遥控器使用的是红外线

4．迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待．该行星的温度在0℃到40℃之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍，公转周期为13个地球日．“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍．设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（     ）

A．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同

B．如果人到了该行星，其体重是地球上的倍

C．该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍

D．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短

5．一辆轿车在山区的高速公路上以接近光速行驶，穿过众多隧道，已知隧道口为圆形，在将要抵达隧道时，下列说法正确的是（       ）

A．司机观察到的隧道口为椭圆形隧道的总长度变短

B．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度不变

C．司机观察到的隧道口为椭圆形，隧道的总长度不变

D．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度变短

6．如图，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的。若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为（　　）

A．c＋v，c-v B．c，c

C．c-v，c＋v D．无法确定

7．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′．则S和S′的大小关系是(　　)

A．S>S′ B．S＝S′

C．S<S′ D．无法判断

8．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是(   )

A． B．

C． D．

9．关于相对论时空观与牛顿力学，下列说法正确的是（　　）

A．大到天体，小到微观粒子，牛顿力学均适用

B．相对论与量子力学的出现，否定了牛顿力学的成就

C．相对论时空观认为，物体的长度和质量会随着物体的速度不同而不同

D．当物体的速度远小于光速时，相对论和牛顿力学仍有很大的区别

10．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法中正确的是（　　）

A．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，彻底否认了经典力学

B．相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的

C．牛顿定律不适用于研究中国空间站天和核心舱的高速发射

D．经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例

11．甲、乙、丙是三个完全相同的时钟，甲放在地球上，乙、丙分别放在两个高速运动的火箭上，以速度和朝同一方向远离地球飞行，<．地面上的观察者看

A．甲时钟走得最慢 B．乙时钟走得最慢

C．丙时钟走得最慢 D．甲、乙、丙时钟快慢一样

12．下列说法错误的是（   ）

A．考虑相对论效应，长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变

B．一切物理规律在不同的惯性系中是平权的

C．圆屏阴影中心的亮斑（泊松亮斑）是光波叠加造成的

D．在光的双缝干涉实验中，条纹间距与缝的宽度成正比

13．下列说法正确的是（　　）

A．牛顿（N）是国际单位制的基本单位之一

B．牛顿运动定律适用于一切参考系

C．亚里士多德认为力是改变物体运动状态的原因

D．探究加速度与力和质量关系的实验中应用了控制变量法

14．爱因斯坦于1905年在德国《物理年鉴》发表了论文《论动体的电动力学》，论文首先提出狭义相对论。根据狭义相对论，下列说法正确的是（　　）

A．真空中的光速在不同惯性参考系中是不相同的

B．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变短

C．质量的测量结果与物体相对观察者的相对运动状态无关

D．狭义相对论彻底推翻了牛顿的经典物理学

15．如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示。下列说法正确的是（     ）

A．你根据你的质量在增加发觉自己在运动

B．你根据你的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动

C．你根据你在变小发觉自己在运动

D．你永远不能由自身的变化知道你的速度

二、填空题（共4题）

16．下列说法正确的是________．

A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理

B鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大

C．地面上的人观察在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快

D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰

E无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理

17．下列说法正确的是(      )

A．在受迫振动中，振动系统的振动频率仅由驱动力频率决定，与振动系统无关．

B．人站在铁轨上看到火车匀速远去，人听到的汽笛声的频率会逐渐降低．

C．泊松亮斑说明光具有波动性．

D．在任何惯性参考系中，光速总是不变的

E．LC振荡回路中，电流最小时，电容器的电压一定会处于最大值．

18．宇宙飞船相对于地面以速度v=0.1c匀速直线运动，c为光速。某时刻飞船头部的飞行员向尾部平面镜垂直发出一个光信号，反射后又被头部接收器收到，飞船仪器记录了光从发射到接受经历时间为t0，则地面观察者观测光被平面镜反射前后的速度______（相等、不等），地面观察者观测光从发射到接受过程经历时间t______t0（大于、等于、小于）

19．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”）．

三、综合题（共4题）

20．在静止坐标系中的正立方体边长为l0，另一坐标系以相对速度v平行于正立方体的一边运动。问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少？

21．微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响。1988年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功。

在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍。试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？

22．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍。试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？

23．一电子(m0＝9.1×10－31 kg)以0.99c的速率运动．问：

(1)电子的总能量是多大？

(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？

参考答案：

1．A

2．D

3．D

4．B

5．D

6．B

7．A

8．C

9．C

10．D

11．C

12．D

13．D

14．B

15．D

16．ABD

17．ACE

18．     相等     大于

19．     速度     相等

20．l03

21．1.155 倍

22．1.155倍

23．(1)5.8×10－13 J　(2)0.08