高中物理第2节 相对论中的神奇时空同步训练题

5.2相对论中的神奇时空基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝同一方向飞行的两个火箭上，且。地面上的观察者认为走得最快的时钟是（　　）

A．A时钟 B．B时钟

C．C时钟 D．无法确定

2．以下说法正确的是（　　）

A．增透膜是利用了薄膜干涉的原理，其厚度应为光在真空中波长的四分之一

B．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为：

C．物体以接近光速运动，在物体与运动方向垂直方向的线度会缩短

D．一群处于量子数n=4的氢原子向低能级跃迁，一定能够释放出8种光子

3．下列说法中正确的是

A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是γ射线

B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的折射现象

C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度

D．考虑相对论效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆长

4．下列说法正确的有（　　）

A．单摆的周期与振幅无关，仅与当地的重力加速度有关

B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关

C．在干涉现象中，振动加强点的位移一定比减弱点的位移大

D．声源与观察者相互靠近，观察者接收的频率大于声源的频率

5．按照相对论理论，下列说法中错误的是(       )

A．一条杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0

B．一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点

C．一个物体运动时的质量比静止时的质量要大

D．如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了

6．麦克斯书认为：电荷的周围存在电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波。受此启发，爱因斯坦认为：物体的周围存在引力场，当物体加速运动时，会辐射出引力波。爱因斯坦提出引力波的观点，采用了（       ）

A．类比法 B．观察法

C．外推法 D．控制变量法

7．一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

8．一张正方形宣传画，边长为5m，平行贴于铁路旁的广告牌上，如图所示，假设一高速列车以0.6c速度驶过，在司机看来，宣传画是（　　）

A．长4m、高5m的长方形

B．长6.25m、高5m的长方形

C．4m×4m的正方形

D．长5m、高4m的长方形

9．有兄弟两人，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，该现象的科学解释是(  )

A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了

B．弟弟思念哥哥而加速生长了

C．由相对论可知，物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢

D．这是神话，科学无法解释

10．某实验小组的同学为了研究相对论的知识，取了三个完全相同的机械表，该小组的同学将机械表甲放在一辆高速行驶的动车上，机械表乙放在高速转动的圆盘上，转盘的向心加速度约为地球表面重力加速度的200倍，机械表丙放在密度极大的中子星附近。对这三个机械表的运行，下列说法正确的是（       ）

A．甲、乙丙三个机械表都明显走慢

B．机械表乙和丙明显走慢，而机械表甲没有明显的变化

C．三个机械表始终一样

D．由于机械表丙受到中子星强大的引力，因此仅机械表丙明显走慢

11．下列说法不正确的是（　　）

A．麦克斯韦预言了电磁波存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在

B．库仑得出库仑定律并最早提出电场线的概念

C．法拉第发现了电磁感应现象，楞次总结出了判断感应电流方向的规律

D．在一个参考系中同时发生的两件事，在另一参考系中可能不同时发生

12．在适当的时候,通过仪器可以观察到太阳后面的恒星,这说明星体发出的光(　　)

A．经太阳时发生了衍射

B．可以穿透太阳及其他障碍物

C．在太阳引力场作用下发生了弯曲

D．经过太阳外的大气层时发生了折射

13．下列说法正确的是（　　）

A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理

B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率

C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢

D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小

14．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为(　　)

A．0.5c B．0.6c

C．0.8c D．0.9c

15．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“Gliese5581”运行的行星“G1-581c”却很值得我们期待。该行星的温度在到之间、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。“Gliese5581”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“Gliese5581”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

二、填空题（共4题）

16．在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1，在站台上测这两根柱子之间的距离为L2，则L1__________L2（选填“小于”“大于”或“等于”）。

17．宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以0.8c(c为真空中的光速)远离地球，地球上的人看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”“等于”或“小于”)l，飞船和地面上各有一只铯原子钟，地球上的人观察到________(选填“飞船上钟较快”“地面上钟较快”或“两只钟一样快”)。

18．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．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄

C．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆的长度总比杆静止时的长度短

D．调谐是电磁波发射应该经历的过程，调制是电磁波接收应该经历的过程

19．有不同相对速度的情况下,时钟的频率是不同的,它们之间的关系如图所示．由此可知,当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时,时钟的周期大约为________．在日常生活中,我们无法察觉时钟周期性变化的现象,是因为观察者相对于时钟的运动速度__________________．若在高速运行的飞船上有一只表,从地面上观察,飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________________(选填“快”或“慢”)了．

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．电子是原子的组成部分，当电子的速度为零时，电子的质量为

(1)求电子的速度为零时所具有的能量；

(2)让该电子由静止开始经加速电压加速后，该电子的质量和速度的大小分别为多少？（计算结果保留4位有效数字）

22．一支静止时长10 m的飞行物以3 km/s的速度从观察者的身边掠过，观察者测得飞行物的长度应为多少？飞行物上的人测得飞行物的长度应为多少？如果飞行物的速度为光速的三分之一呢？

23．有三只完全相同的时钟，钟A放在地面上，钟B、C各放在一艘飞船上，两艘飞船分别以速度和朝同一方向飞行，。在地面上的观察者看来，哪只时钟走得最快？哪只时钟走得最慢？

参考答案：

1．A

2．B

3．C

4．D

5．A

6．A

7．D

8．A

9．C

10．B

11．B

12．C

13．C

14．C

15．B

16．小于

17．     等于     地面上钟较快

18．C;

19．     2.5s     远小于光速c     慢

20．l03

21．(1)(2)

22．10 m　10 m　9.43 m

23．A钟最快，C钟最慢。