高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第二节 相对论时空观同步测试题

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．在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，以下对几位物理学家所做科学贡献的叙述正确的是（     ）

A．牛顿运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”

B．安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律

C．爱因斯坦创立相对论，提出了一种崭新的时空观

D．法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后，总结出了法拉第电磁感应定律

2．下列说法正确的是

A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应

B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态都无关

C．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在

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．如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb<vc，则地面的观察者认为走得最慢的钟为（　　）

A．a B．b C．c D．无法确定

4．下列说法正确的是（     ）

A．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量也不随运动状态而改变

B．在经典力学中,物体的质量随运动速度的增加而减小,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大

C．在经典力学中,物体的质量是不变的,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大

D．上述说法都是错误的

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．下列说法正确的是（　　）

A．单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零

B．有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象

C．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场

D．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大

7．下列说法正确的是（     ）

A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值

B．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围

C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定

D．经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值

8．下列有关物理学史的一些说法正确的是：（   ）

A．在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙的利用斜面实验来冲淡重力影响（增加运动时间），使运动时间更容易测量，最后逻辑推理证明了自由落体的运动规律

B．经典力学认为同一过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同参考系中是不同的

C．奥斯特发现了电磁感应现象，并总结出了法拉第电磁感应定律

D．1897年，贝克勒尔利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构

9．如图所示，观察者乙乘坐速度为0.8c(c为光在真空中的速度)的列车追赶其正前方的观察者甲，甲乘坐的飞行器速度为0.5c。乙用列车车厢里的光源发出一束光和甲进行联络，由狭义相对论，甲和乙观测到该光束的传播速度分别为（　　）

A．0.2c，c B．0.3c，0.2c C．c，c D．1.3c，0.3c

10．下列说法中正确的是（　　）

A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的

B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场

C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽

D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率

11．下列说法不符合科学的是（ ）

A．伽利略通过理想斜面实验得出：在水平面上运动的物体，若没有摩擦，将一直运动下去

B．牛顿发现了万有引力定律，一百多年后卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量G

C．开普勒在前人关于天体运动的研究基础上，通过自己的观察与研究，提出了行星运动三定律

D．爱因斯坦在20世纪初创立了相对论理论，这表明牛顿的经典力学已不再适用

12．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为(　　)

A．1.7c B．0.1c

C．0.99c D．无法确定

13．一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（　　）

A．30m B．15m C．34m D．26m

14．如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行,你可以发觉(　　)

A．你的质量在增加

B．你的心脏跳动在慢下来

C．你在变小

D．你永远不能由自身的变化知道你的速度

15．谁也没有我跑得快！我是(            )

A．高速奔驰的磁悬浮列车

B．高空翱翔的超音速战机

C．让万物生长的阳光

D．把“神六"送上天的“长征”运载火箭

二、填空题（共4题）

16．如图所示，是“_____”的微标，它象征着物理学家_____在时空相对论上有着渊博的见解和洞察力。观察这个徽标，提出一个相关问题，并分析回答自己所提出的问题。

问题：_____。

分析与回答：_____。

17．设想飞船在甲、乙两个相距8亿千米的星球间飞行，甲、乙两星球及飞船上各有一个巨大的钟，现飞船相对星球以0.75c（c是真空中光速）的速度离开甲星球飞向乙星球，飞船经过甲星球时，三个钟均调整指到3：00整。则当飞船飞过乙星球的瞬间，飞船内的人看到乙星球上的钟指向的时间为______，看到飞船上的钟指向的时间为______。

18．如图所示，一束激光频率为， 传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为c，卫星速度为u，则卫星上观测到激光的传播速度是______，卫星接收到激光的频率ν______（选填“大于”、“等于”或“小于”）．

19．我们想像这样一幅图景：一列火车以接近光速从观察者身边飞驰而过，火车里的观察者看到沿铁路电线杆距离_______（填“变大”、“变小”、“不变”），而地面上的观察者看到火车车窗的高度_______（填“变大”、“变小”、“不变”） ．

三、综合题（共4题）

20．一列火车在前进中，车头和车尾各遭到一次闪电轰击．据车上的一个观察者测定，这两次轰击是同时发生的。试问：据地面上观察者的测定，它们是否仍然同时？如果不同时，车头和车尾哪处先遭到轰击？

21．半人马星座α星是太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016 m.设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间.若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多长时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多长？

22．根据爱因斯坦的狭义相对论,质量要随着物体运动速度的增大而增大,即.请讨论:

(1)如果你使一个物体加速、加速、再加速,它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗?为什么?

(2)光有静止质量吗?如果有,情况将会怎样?

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．C

2．B

3．C

4．C

5．B

6．B

7．B

8．A

9．C

10．D

11．D

12．C

13．D

14．D

15．C

16．     2005年世界物理年     爱因斯坦     为什么把2005年定为世界物理年？     为了纪念爱因斯坦关键性科学发现（相对论等）一百周年

17．     4：00     3：40

18．          大于

19．     变小     不变

20．不同时，车尾先遭到轰击。

21．9年   0.4年

22．(1)由 知:当v=c时,m应是无穷大.随着质量的不断增大,产生加速度的力会随着不断增大.使加速越来越困难.因此一个物体不管怎样加速,它的速度不会等于甚至超过光速.

(2)光没有静止质量.若光有静止质量.当光传播时速度为c,由,它传播时的质量会无穷大,光照射到物体上，如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上.后果不堪设想.

23．(1)5.8×10－13 J；　(2)0.08