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一课一练

【优编】5.2狭义相对论的基本原理-1课时练习

一．单项选择

1．关于相对论的下列说法中，正确的是（    ）

A．宇宙飞船的运动速度很大，应该用相对论计算它的运动轨道

B．电磁波的传播速度为光速

C．相对论彻底否定了牛顿力学

D．在微观现象中，相对论效应不明显

2．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

3．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

4．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中(　　)

A．真空中光速不变

B．时间间隔具有相对性

C．物体的质量不变

D．物体的能量与质量成正比

5．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

6．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

7．下列说法正确的是(      )

A. 质量相同的物体，速度大的惯性大

B. 紫外线比红外线更容易产生显著的衍射现象

C．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场

D．根据狭义相对论的原理，对不同的惯性系，物理规律都是一样的

8．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

9．下列叙述正确的是（　　）

A．元电荷就是电子

B．当物体速度达到时，牛顿力学仍然适用

C．地球同步卫星速度比第一宇宙速度大其运行轨道在赤道上空

D．卡文迪许测出引力常量，牛顿发现了万有引力定律

10．下列说法正确的是（　 　）

A．两个普通光源发出的光也能发生干涉现象，只是由于现象不明显，不容易观察到

B．生活中的多普勒效应是很常见的，汽车鸣笛向我们驶来，我们会听到音调变高，这就是声波的多普勒效应

C．狭义相对论的第一个基本假设：力学规律在任何惯性系中都是相同的

D．分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较宽

11．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

12．下列说法中错误的是（　　 ）

A．在同一均匀介质中，红光的传播速度比紫光的传播速度大

B．蜻蜓的翅膀在阳光下呈现彩色是由于薄膜干涉

C．应用多普勒效应可以计算出宇宙中某星球靠近或远离我们的速度

D．狭义相对性原理指出，在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的

13．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．
 

14．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

15．康普顿效应揭示了光既有能量也有动量。如图所示为X射线中的光子与晶体中的电子在碰撞前．后的示意图。则碰撞后（　　 ）

A．光子的动量大小不变 B．光子的速度减小

C．光子的波长变长 D．电子的动量增加了

16．下列说法中正确的是（   ）

A．电磁波是纵波

B．单摆的摆长越长，摆动周期越小

C．照相机的镜头涂有一层增透膜， 利用的是光的衍射原理

D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的

17．在一个相对地球以速度做匀速运动的火箭上，有人在做测量某粒子速度的实验。假如沿火箭运动方向发射了束速度为的粒子，则粒子在此方向的长度为L的距离中测得粒子运动的时间为(     )

A．    B．    C．   D．

18．下列说法中正确的是（　　）

A．被拍打的篮球上下运动是简谐运动

B．受迫振动的物体总以它的固有频率振动

C．当观察者和波源间存在相对运动时一定能观察到多普勒效应现象

D．在速度v高速运行的航天器上看地球上的时间进程变慢

参考答案与试题解析

1．【答案】B

【解析】【来源】第三章牛顿运动定律E.从牛顿到爱因斯坦

【详解】

A．宇宙飞船的运动速度虽然很大，但是远小于光速，没必要用相对论计算它的运动轨道，选项A错误；

B．电磁波的传播速度为光速，选项B正确；

C．牛顿力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，所以相对论没有彻底否定牛顿力学，故C错误。

D．在微观现象中，因微观粒子的速度一般都很大，则相对论效应表现很明显，选项D错误。

2．【答案】D

【解析】光速相对任何参考系不变，故D正确

3．【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。

4．【答案】A

【解析】狭义相对论的基本假设有：(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的．综上所述，只有A项正确

5．【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

6．【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

7．【答案】D

【解析】

试题分析：物体的惯性只与其质量有关，与其他任何因素都无关，故A错误。当小孔或障碍物的直径接近或小于波的波长时才会出现明显的衍射现象，而紫外线的波长小于红外线的波长，故红外线容易产生显著的衍射现象，故C错误。麦克斯韦电磁场理论指出变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，如果电场是随时间呈线性变化的，则产生的是磁场是恒定不变的，故C错误。狭义相对论指出，对不同的惯性系，物理规律都是一样的故，D正确。

考点：惯性的决定因素，衍射条件，电磁场理论，狭义相对论

8．【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：

9．【答案】D

【解析】

A．元电荷是与电子的电荷量数值相等的电荷量，但不是电子，A错误；

B．根据相对论知识可知，当当物体的运动速度接近光速时，牛顿力学不再适用，B错误；

C．地球同步卫星速度比第一宇宙速度小其运行轨道在赤道上空，C错误；

D．卡文迪许测出引力常量，牛顿发现了万有引力定律，D正确；
故选D。

10．【答案】B

【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）第一次模块测试物理试题

A．产生干涉的条件是要同样频率的光，普通光源发出的光通过双缝不会产生干涉现象，因为光的频率不一样，故A错误；

B．当正在鸣笛的汽车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高，音调变高就是接受到的频率变高，这是多普勒效应现象，故B正确；

C．狭义相对论的第一个基本假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C错误；

D．由于紫光的波长比绿光的短，则用紫光和绿光为光源用同装置做单缝衍射实验，绿光的中央亮纹较宽，故D错误；

故选B。

11．【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。

12．【答案】D

【解析】【来源】河南省郑州市中牟县2020-2021学年高二（下）期中物理试题

A．对于同一介质，红光比紫光的折射率小，即

由

可知红光的传播速度比紫光的传播速度大，故A正确，不符合题意；

B．蜻蜓的翅膀在阳光下呈现彩色是由于薄膜干涉，故B正确，不符合题意；

C．宇宙中的星球都在不停地运动，测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发出的光波的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度，故C正确，不符合题意；

D．狭义相对性原理指出，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D错误，符合题意。

故选D。

13．【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

14．【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。

15．【答案】C

【解析】

AC．光子和电子碰撞动量守恒，则光子的动量会减小，由

可知光子的波长变长，故C正确，A错误；

B．由光速不变原理可知，光子的速度不变，故B错误；

D．由动量守恒定律结合题意可知，电子的动量增加量小于，故D错误。

故选C。

16．【答案】D

【解析】

A．电磁波是横波，A项错误；

B．根据得出摆长越长，摆动周期越大，B项错误；

C．增透膜利用的是光的干涉原理，C项错误；

D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的，D项正确。

故选D。

17．【答案】C

【解析】

18．【答案】D

【解析】【考点】* 时间间隔的相对性；多普勒效应

【分析】物体做简谐运动的条件是回复力为F=﹣kx；做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率相等，与物体的固有频率无关；多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的；在速度v高速运行的航天器上看地球上的时间进程变慢．

【解答】解：A．根据质点做简谐运动的条件可知，做简谐运动的条件是回复力为F=﹣kx，被拍打的篮球上下运动显然不是简谐运动．故A错误；

B．做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率相等，与物体的固有频率无关．故B错误；

C．当观察者和波源间存在相对运动时不一定能观察到多普勒效应现象，如观测者绕波源做匀速圆周运动．故C错误；

D．根据相对论的两个基本假设，在速度v高速运行的航天器上看地球上的时间进程变慢．故D正确．

故选：D

【点评】该题考查选修3﹣4中的简谐振动的条件．受迫振动．相对论与机械波等，都是记忆性的知识点，要加强对这类知识点的积累，避免失分．