沪科版 (2019)必修 第二册5.3 相对论的时空观与宇宙演化同步练习题

【特供】5.3相对论的时空观与宇宙演化-1同步练习

一．单项选择

1．下列关于爱因斯坦质能方程的说法中，正确的是（　　）

A．只有运动物体才具有能量，静止物体没有质能

B．一定的质量总是和一定的能量相对应

C．E＝mc2中能量E其实就是物体的内能

D．由ΔE＝Δmc2知质量与能量可以相互转化

2．下列说法正确的是（　　）

A．电子显微镜的电子束速度越小，电子显微镜分辨本领越低

B．在振荡电路中，当线圈中电流变大时，电容器里的电场强度也变大

C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场一定产生变化的电场

D．照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用

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大于vc，则地面上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．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v乙和v丙朝同一方向远离地球飞行，v乙<v丙。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

5．质子．中子和氘核的质量分别为m1．m2和m3．当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)

A．(m1＋m2－m3)c            B．(m1－m2－m3)c

C．(m1＋m2－m3)c2           D．(m1－m2－m3)c2

6．若宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系，当他发现飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底时，他作出的如下判断中，正确的是（   ）

A．此飞船一定是停在某个星球的表面上

B．此飞船一定是正在远离任何天体的空间加速飞行

C．此飞船可能是停在某个星球的表面上，也可能是正在远离任何天体的空间加速飞行

D．此飞船可能是在远离任何天体的空间中匀速飞行

7．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

8．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

9．已知质子．中子．氘核质量分别是m1．m2．m3，光速为c。则质子和中子结合成氘核的过程中（    ）

A．吸收的能量为（m1+m2+m3）c2

B．吸收的能量为（m1+m2-m3）c2

C．释放的能量为（m1+m2+m3）c2

D．释放的能量为（m1+m2-m3）c2

10．下列物体的运动，不能用经典力学描述的是（　　）

A．“复兴”号列车高速行驶 B．电子以接近光的速度运动

C．“神舟十号”飞船在轨道上运行 D．“辽宁”号航空母舰在大海上航行

11．如图所示，强强乘坐速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为（　　）

A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c

12．一张长方形宣传画长5m．高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（　　）

A．边长为3m的正方形

B．长为3m．高为1.8m的长方形

C．长为5m．高为1.8m的长方形

D．长轴为3m．短轴为1.8m的椭圆形

13．一物体在某行星表面受到的重力是它在地球表面受到的重力的四分之一，在地球表面走时准确的摆钟，搬到此行星表面后，秒针走一圈所经历的时间是(   )

A．240s B．120s C．30s D．15s

14．如下图所示，惯性系S中有一边长为l的立方体，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察该立方体的形状是（　　）

A． B．

C． D．

15．以下有关物理史实的说法，正确的是（　　）

A．开普勒总结了万有引力定律 B．日心说是伽利略首先提出来的

C．万有引力常量G是牛顿最先测出的 D．狭义相对论理论是爱因斯坦建立的

16．如果有一列火车，以很高的速度运动，车窗沿运动方向为长，垂直运动方向为宽，根据相对论的知识，地面上的人发现（   ）

A. 火车窗口比静止时要长

B. 火车窗口比静止时要短

C. 火车窗口比静止时要宽

D. 火车窗口比静止时要窄

17．1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程。下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是(　　)

A．若物体能量增大，则它的质量增大

B．若物体能量增大，则它的质量减小

C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量

D．若核反应过程质量增大，则会放出能量

18．根据相对论，下列说法正确的是(    )

A．在不同的惯性参考系中，物理定律的数学形式是不同的

B．真空中的光速在不同惯性参考系中是不相同的

C．一条沿自身长度方向高速运动的杆子，其长度与静止时不同

D．一条沿垂直于自身长度的方向高速运动的杆子，其长度与静止时不同

参考答案与试题解析

1．【答案】B

【解析】物体具有的质量与质量对应的能量称为质能，E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化．故选项D错误，B正确；静止的物体也具有能量，称为静质能E0，E0＝m0c2，m0叫做静质量；E＝mc2中能量E包括静质能E0和动能Ek，而非物体的内能，故选项A．C错误．

2．【答案】A

【解析】

A．电子显微镜的电子束速度越小，则电子动量越小，根据

可知电子的波长越长，电子显微镜分辨本领越弱，故A正确；

B．在LC振荡电路中，当线圈中电流变大时，电容器正在放电，则电容器里的电场强度变小，选项B错误；

C．根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场产生稳定不变的电场，选项C错误；

D．在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜，这种薄膜就叫增透膜，其原理是薄膜干涉。故D错误；

故选A。

3．【答案】B

【解析】

根据

可知，相对观察者的速度越大，其上的时间越慢，a放在水平地面上，在地面上的人看来，a钟没有变化，b．c均变慢，且vb大于vc，b钟比c钟更慢，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为b，B正确。

故选B。

4．【答案】C

【解析】试题分析：钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；

甲时钟放在地面上，在地面上的人看来，甲钟没有变化．乙．丙两钟放在两个火箭上，根据爱因斯坦相对论可知，乙．丙变慢，由于，丙钟比乙钟更慢，所以甲钟最快，丙钟最慢，C正确．

5．【答案】C

【解析】原子核反应经过裂变或聚变时，质量会发生亏损，损失的能量以能量的形式释放，根据质能方程可知释放的能量为：，C项正确。

6．【答案】C

【解析】

根据等效原理可知，可能是飞船处于某个星球的引力场中，也可能是飞船正在远离任何天体的空间加速飞行。

故选C。

7．【答案】C

【解析】

A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是x射线，选项A错误；

B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的干涉现象，选项B错误；

C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度，选项C正确；

D．考虑相对论尺缩效应，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短，选项D错误。

故选C。

8．【答案】A

【解析】观察者B以0.8倍光速平行于y轴正方向运动，根据尺子运动会缩短，观察到钟的面积为S′＜S，选项A正确。

9．【答案】D

【解析】

10．【答案】B

【解析】

经典力学描述的是宏观低速运动的物体，“复兴”号列车高速行驶．“神舟十号”飞船在轨道上运行．“辽宁”号航空母舰在大海上航行都属于宏观低速，经典力学能适用；而电子以接近光的速度运动属于高速．微观运动，不再适用于经典力学。

故选B。

11．【答案】D

【解析】【考点】狭义相对论

【分析】光速不变原理：在狭义相对论中，指出无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．故真空中的光速对任何观察者来说都是相同的，即为c．

【解答】解：根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．所以壮壮观测到该光束的传播速度为C，所以ABC错误，D正确．

故选D．

【点评】本题考查了 光速不变原理，只要掌握了基本概念即可顺利解决．

12．【答案】A

【解析】一张长方形宣传画长5m．高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，
根据相对论效应l=l0 ，
司机测量时宣传画的长度变成5×0.6=3m，即图形是边长为3m的正方形．

13．【答案】B

【解析】【来源】四川省南充市2018-2019学年高二下学期期末教学质量监测理综物理试题

【详解】

根据在星球表面万有引力等于重力可知：某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的，质量不变，所以该星球的重力加速度根据单摆的周期公式：

可知该星球的周期是地球上周期的两倍，所以此钟的秒针走一整圈所经历的时间实际上是地球上秒针走一圈的两倍即120s

A．240s与分析不符，故A错误.

B．120s与分析相符，故B正确.

C．30s与分析不符，故C错误.

D．15s与分析不符，故D错误.

14．【答案】D

【解析】

根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，沿y轴方向正方形边长不变。

故选D。

15．【答案】D

【解析】

A．开普勒总结了开普勒三定律。A错误；

B．日心说是哥白尼首先提出来的。B错误；

C．万有引力常量G是卡文迪许最先测出的。C错误；

D．狭义相对论理论是爱因斯坦建立的。D正确。

故选D。

16．【答案】B

【解析】

...............

17．【答案】A

【解析】由E＝mc2，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，故A正确．B错。若m减小，则E减小；若m增大，则E增大，故C．D错。

18．【答案】C

【解析】

试题分析：根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，物理定律的数学形式是相同的．所以A错误．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．故B错误．根据狭义相对论的相对性原理，一条沿身长度方向高速运动的杆子，其长度与静止时不同．故C正确．根据狭义相对论的相对性原理，一条沿身长度方向高速运动的杆子，其长度与静止时不同，但沿垂直于自身长度的方向高速运动杆子，其长度与静止时相同．故D错误．故选C.

考点：相对论的两个基本假设

【名师点睛】考查相对论的内容应用，掌握时间变慢，长度缩短（注意要沿着运动方向），并理解相对论与经典理论的区别.