高中物理沪科版 (2019)必修 第二册5.2 狭义相对论的基本原理巩固练习

【精品】5.2狭义相对论的基本原理-1课时练习

一．单项选择

1．下列说法正确的是（　 　）

A．牛顿通过理想斜面得出结论“力是改变物体运动的原因”，推翻了亚里士多德提出的“力是维持物体运动的原因”的观点

B．美国物理学家密里根通过油滴实验最先测定了元电荷e的电荷量

C．牛顿于1687年正式发表万有引力定律，阐述了天体运动的原因，1798年英国物理学家库仑利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量，测出了地球的质量

D．麦克斯韦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体

2．在狭义相对论中，下列说法中正确的是（　 　）

A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速

B．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的

C．在一惯性系中发生于同一时刻．不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生

D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了

3．关于经典力学，下述说法正确的是（　　）

A.经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的

B.由于相对论．量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值

C.随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论

D.经典力学在宏观低速运动中仍适用

4．如图所示，沿平直铁路线有间距均为L的三座铁塔A．B和C，三座铁塔高也均为L．假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，列车上的观测者测得塔高       （选填“小于”．“等于”或“大于”）相邻塔间间距．当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得铁塔        （选填“A”或“C”）先被照亮．
 

5．下列有关相对论的说法中正确的是（　　）

A．若物体能量增大，则它的质量减小

B．根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都是永恒不变的

C．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

D．狭义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，与光源的运动有关

6．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________．(填写选项前的字母)

A．0.4c   B．0.5c   C．0.9c   D．1.0c

7．下列说法中正确的是（　　 ）

A．红外体温计能将人体红外线辐射的变化，转化成反应体温的电学量变化

B．受迫振动的固有频率会随驱动力频率的变化而变化

C．单摆的振动周期与摆球的质量有关

D．高速宇宙飞船中的一小时比地球上的一小时短

8．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和创新，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　）

A.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的衍射现象

B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并通过实验加以证实

C.机械波和电磁波在介质中传播速度大小均只与介质有关

D.根据狭义相对论的原理可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

9．下列叙述正确的是（　　）

A.牛顿．米和秒都是国际单位制中的基本单位

B.紫外线比红外线更容易发生明显衍射现象

C.狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的

D.麦克斯韦认为，只要空间有变化的磁场或变化的电场，就一定能够激发电磁波

10．牛顿时代的科学家们围绕天体之间引力的研究，经历了大量曲折而又闪烁智慧的科学实践，在万有引力定律的发现及其发展历程中，下列叙述不符合史实的是（ 　　）

A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律

B．卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值

C．根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道

D．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和低速运动物体

11．下列各选项中，不属于狭义相对论内容的是（　　）

A．光子的能量与光的频率成正比

B．物体的质量随着其运动速度的增大而增大

C．在不同的惯性参考系中，时间间隔具有相对性

D．在不同的惯性参考系中，长度具有相对性

12．下列说法正确的是（　　）

A．洗衣机脱水利用了水的重力

B．玻璃棒和丝绸摩擦后玻璃棒带负电荷

C．物体在接近光速运动时，仍然遵从牛顿运动定律

D．避雷针是利用尖端放电将空气中的电荷中和使建筑物避免雷击

13．爱因斯坦是近代最著名的物理学家之一，曾提出许多重要理论，为物理学的发展做出过卓越贡献，下列选项中不是他提出的理论是（　　）

A．物质波理论 B．相对性原理 C．光速不变原理 D．质能关系式

14．下列说法错误的是（　　）

A．洗衣机的脱水桶是利用离心运动原理设计的

B．海王星是通过万有引力定律计算后预测并发现的未知天体

C．随着科技的发展人们可以制造出机械效率达100%的机械

D．狭义相对论认为，在一切惯性参考系中所有的物理规律都具有相同的形式

15．在1905年爱因斯坦提出了狭义相对论理论，此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（　　 ）

A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的

B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的

C．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大

D．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体

16．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是（　　）

A.经典力学适用于宏观低速运动的物体

B.由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论力学来解决

C.火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理

D.经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体

17．下列说法正确的是（　 　）

A．物体做受迫振动的频率等于固有频率

B．光纤通信利用了光的全反射原理

C．用同一套装置做杨氏双缝干涉实验，光的波长越大，相邻两亮条纹中心间距越小

D．根据狭义相对论，物体运动时的质量小于静止时的质量

18．下列说法正确的是（　　）

A．全息照相主要是利用了光的偏振

B．增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的

C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象

D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是：（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同

参考答案与试题解析

1．【答案】B

【解析】【来源】2021届贵州省毕节市高三（下）4月第二次诊断性考试理综物理试题

A．伽利略通过理想斜面得出结论“力是改变物体运动的原因”，推翻了亚里士多德提出的“力是维持物体运动的原因”的观点，故A错误；

B．美国物理学家密里根通过油滴实验最先测定了元电荷e的电荷量，故B正确；

C．牛顿于1687年正式发表万有引力定律，阐述了天体运动的原因，1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量，测出了地球的质量，故C错误；

D．爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体，故D错误。

故选B。

2．【答案】A

【解析】

A．在狭义相对论中，速度的极限是光速，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故A正确；

B．在任何惯性参考系中，力学规律是相同的，在非惯性参考系中，力学规律是不同的，故B错误；

C．根据狭义相对论可知，一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中不是同时发生，故C错误；

D．地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，故D错误。

故选A。

3．【答案】D

【解析】

考点： 经典时空观与相对论时空观的主要区别．

分析： 经典力学有一定的局限性，只适用于低速运动，宏观物体．不适用于微观世界，例如粒子的运动．

解答： 解：A．经典力学虽取得巨大成就，但有一定的适用的范围，所以A错误；

B．虽然相对论．量子论的提出，但经典力学仍是有一定的价值．经典力学即以牛顿三定律为基础的动力学规律以及牛顿万有引力定律．故B错误；

C．随着物理学的发展，经典力学即以牛顿三定律为基础的动力学规律以及牛顿万有引力定律，所以不会成为过时的理论．故C错误；

D．经典力学有一定的局限性，只选用于低速运动，宏观物体．故D正确；

故选：D

点评： 当物体的速度接近光速时，从相对论角度来说，时间延长．空间缩短．质量增加．

4．【答案】C

【解析】沿AC方向以接近光速行驶，列车上的观测者测得塔高大于相邻塔间间距，列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．故选C

5．【答案】C

【解析】【考点】狭义相对论

【分析】质能方程E=mc2，知物体具有的能量与其质量成正比，根据△E=△mc2可计算核反应中的能量；时间和空间都随速度的变化而变化；在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；光速不变．

【解答】解：A．根据公式E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，能量增加，则质量增加，故A错误；

B．根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都随速度的变化而变化．故B错误；

C．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．故C正确；

D．狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的；故D错误；

故选：C

【点评】此题考查狭义相对论的几个基本结论，应该记住：

6．【答案】D

【解析】光速相对任何参考系不变，故D正确

7．【答案】A

【解析】【来源】江苏省苏州市昆山市震川高级中学2020-2021学年高二（上）期中模拟测试物理试题

A．红外体温计能将人体红外线辐射的变化，转化成反应体温的电学量变化，故A正确；

B．受迫振动的固有频率不会随驱动力频率的变化而变化，故B错误；

C．单摆振动的周期

可知单摆的振动周期与摆球质量无关。故C错误；

D．根据“尺缩钟慢”效应可知高速宇宙飞船中的一小时比地球上的一小时长，故D错误；

故选A。

8．【答案】D

【解析】【考点】： 物理学史；波的形成和传播．

【分析】： 本题根据常见的物理现象．物理学史等等知识进行解答．

解：A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于油膜的上下表面对光的干涉形成的．故A错误；

B．历史上，麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，是赫兹通过实验对此进行了证实．故B错误．

C．机械波在介质中传播速度大小只与介质有关，而电磁波在介质中传播速度大小既与介质有关，还与电磁波本身的频率有关，故C错误．

D．根据狭义相对论的原理可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D正确．

故选：D

【点评】： 本题关键要掌握波动部分的物理学史，知道机械波和电磁波特性的差异，掌握相对论的基本原理．

9．【答案】C

【解析】【考点】* 爱因斯坦相对性原理和光速不变原理；力学单位制．

【分析】国际单位制规定了七个基本物理量．分别为长度．质量．时间．热力学温度．电流．光强度．物质的量．它们的在国际单位制中的单位称为基本单位；波长越长越容易发生衍射现象；狭义相对论的两条基本假设，光速不变原理和狭义相对性原理．根据麦克斯韦电磁场理论知变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．

解：A．1牛顿=，是国际单位制中的导出单位．故A错误；

B．紫外线的波长比红外线短，不容易发生明显衍射现象，故B错误；

C．狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的；狭义相对性原理指出，在不同的惯性参考系申，一切物理规律都是相同的．故C正确；

D．均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围周期也不会产生电场，不能产生电磁波，故D错误．

故选：C

【点评】该题考查国际单位制．光的衍射．狭义相对论以及电磁场理论，是四个不相干的知识点，比较零碎．这一类的题目一般都是一些记忆性的知识点的内容，较少考到，只有多看课本，多加积累，才能做好这一类的题目．

10．【答案】D

【解析】【来源】湖南省长沙市雅礼中学2020-2021学年高一（下）3月第一次质量检测物理试题

A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律，A正确，不符合题意；

B．卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值，B正确，不符合题意；

C．根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，C正确，不符合题意；

D．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体，D错误，符合题意。

故选D。

11．【答案】A

【解析】A选项是爱因斯坦的光子说，与相对论无关．BCD选项是狭义相对论的质量．时间．长度效应中所描述的对象．
该题选不属于狭义相对论内容的，故选：A

12．【答案】D

【解析】

A．洗衣机脱水利用了水滴在衣物上的附着力不满足做圆周运动的向心力时，做离心运动，A错误；

B．玻璃棒和丝绸摩擦后玻璃棒带正电荷，因为玻璃棒上原子核束缚电子的能力弱，使一部分电子从玻璃棒上转移到丝绸上，所以玻璃棒带正电荷，丝绸带负电荷，B错误；

C．物体在接近光速运动时，由狭义相对论可知，物体的质量随速度的增大而增大，所以不再遵从牛顿运动定律，C错误；

D．避雷针是利用尖端放电将空气中的电荷中和使建筑物避免雷击，D正确。

故选D。

13．【答案】A

【解析】【考点】物理学史

【分析】质能方程．光电效应方程．光速不变原理都是爱因斯坦的理论，而分子电流假说是安培提出的理论．

【解答】解：质能方程．光电效应方程．相对性原理．光速不变原理都是爱因斯坦的理论，而物质波理论不是爱因斯坦的理论，是德布罗意提出的理论，又称德布罗意波；

本题选不是爱因斯坦提出的理论的，故选：A

【点评】爱因斯坦是现代物理学中最著名的科学家之一；中学中爱因斯坦的理论主要有三方面：质能方程．光子说．相对论．

14．【答案】C

【解析】A．洗衣机的脱水桶是利用离心运动原理设计的，故A正确；
B．海王星是通过万有引力定律计算后预测并发现的未知天体，故B正确；
C．机械效率达100%的机械，违背能量守恒定律，故C错误；
D．狭义相对论认为，一切惯性参考系中所有的物理规律都具有相同，故D正确；

15．【答案】B

【解析】【来源】山东省烟台招远市第二中学2020-2021学年高一（下）第一次月考物理试题（等级考）

A．根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是相同的，故A错误；

B．根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的，故B正确；

C．根据长度从相对论关系

可知， 当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，故C错误；

D．狭义相对论即适用于高速运动的物体，也适用于低速运动的物体，经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，故D错误。

故选B。

16．【答案】A

【解析】

考点： 经典时空观与相对论时空观的主要区别．

分析： 经典力学适用于宏观低速物体，对于一般的宏观的力学问题，可以采用经典力学求解．

解答： 解：A．经典力学适用于宏观低速物体，故A正确；

B．虽然经典力学有局限性，但它适用于一般的宏观低速物体，故对于常见力学问题仍可以用经典力学求解，故B错误；

C．火车提速后，仍处于宏观低速物体，所谓的高速指接近光速的物体，故C错误；

D．我们生活中的运动物体均属于宏观物体，微观物体指组成物体的原子等，故D错误；

故选：A．

点评： 经典力学虽然有一定的局限性，但它有自已的适用范围，应正确应用．

17．【答案】B

【解析】【来源】2021届重庆市九龙坡区育才中学高三（下）入学考试物理试题

A．物体做受迫振动的频率等于驱动力频率，不一定等于固有频率，故A错误；

B．光纤通信利用了光的全反射原理，故B正确；

C．用同一套装置做杨氏双缝干涉实验，光的波长越大， ，相邻两亮条纹中心间距越大，故C错误；

D．根据狭义相对论，物体运动时的质量大于静止时的质量，故D错误。

故选B。

18．【答案】D

【解析】【考点】 光的偏振；HA：光的衍射．

【分析】全息照相主要是利用了光的单色性好（即频率相同），相位差稳定的特点；

增透膜是利用光的干涉现象，增透膜的厚度应为入射光在介质中波长的；

标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象；

牢记爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设．

【解答】解：A．全息照相主要是利用了光的单色性好（即频率相同），相位差稳定的特点，而不是光的偏振现象，故A错误；

B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，由前后两表面的反射光线，频率相同，进行相互叠加，所以增透膜的厚度应为入射光在介质中波长的，故B错误；

C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，属于薄膜干涉，故C错误；

D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是：（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同，故D正确．

故选：D