物理必修 第二册5.2 狭义相对论的基本原理课后作业题

【精选】5.2狭义相对论的基本原理-1随堂练习

一．单项选择

1．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

2．下列说法正确的是（　 　）

A．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的

B．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小

C．光的偏振现象说明光是横波

D．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

3．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

4．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．

5．下列说法中正确的是(    )

A．无线信号能绕过障碍物传播到接收终端是利用了干涉原理

B．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大

C．载人飞船设计时需设法减少发射过程中与航天员身体固有频率相近的超低频振动

D．静止在地面上的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，观察到的长度比杆静止时的短

6．下列说法中正确的是（　　）

A．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，蓝光的条纹间距宽

B．光纤通信利用了全反射的原理

C．肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的

D．动车组高速行驶时，在地面上测得车厢的长明显变短

7．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是(　　)

  A．伽利略否定了亚里士多德“重物比轻物下落快”的论断

  B．牛顿总结出了行星运动的三大规律

  C．爱因斯坦发现了万有引力定律

  D．卡文迪许建立了狭义相对论

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

10．关于狭义相对论，以下说法中正确的是（　　）

A．在不同的惯性系中测量，光速是不同的

B．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢

C．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度变长

D．牛顿第二定律在不同的惯性系中有不同的表述方式

11．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，下列符合史实的是（　 　）

A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”的第一人

B．卡文迪许测出了引力常量的值，让万有引力有了实际意义

C．天王星是通过计算发现的，被人们称为“笔尖下发现的行星”

D．相对论和量子力学建立，意味着经典力学已经没有存在的必要

12．下列说法正确的有（　　）

A．未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，发生了偏振现象

B．第5代移动通信（5G）采用频段大致分低频段和高频段，其高频段的电磁波信号的传播速度大

C．航天飞机靠近卫星时，卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率

D．在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最高点处开始计时，以减小实验误差

13．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

14．关于相对论效应，下列说法中正确的是（    ）

A．我们观察不到高速飞行火箭的相对论效应，是因为火箭的体积太大

B．我们观察不到机械波的相对论效应，是因为机械波的波速近似等于光速

C．我们能发现微观粒子的相对论效应，是因为微观粒子的体积很小

D．我们能发现电磁波的相对论效应，因为真空中电磁波的波速是光速

15．地面上两个同时发生的事件A．B，对于坐在火箭中沿这两个事件发生地点连线飞行的人来说，如图所示，这两个事件：（　　）

A．同时发生             B．A事件先发生

C．不同时发生           D．B事件先发生

16．一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是(    )

A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30m

B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m

C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c

D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c

17．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

18．二十世纪初建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域的科学家是（　　）

A．牛顿 B．爱因斯坦 C．法拉第 D．麦克斯韦

参考答案与试题解析

1．【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．

2．【答案】ACD

【解析】

A．油膜形成的彩色条纹，是由膜的前后表面反射光，形成的干涉条纹，A正确；

B．根据光的干涉条纹间距公式

因为红光的波长比蓝光的波长长，则L．d相同时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，B错误；

C．偏振现象是横波所特有的现象，光的偏振现象说明光是一种横波，C正确；

D．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正确。

故选ACD。

3．【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。

4．【答案】C

【解析】

5．【答案】C

【解析】A．根据波的衍射原理，当无线信号能绕过障碍物传播到接收终端是利用了衍射原理，故A错误；
B．根据光的双缝干涉条纹间距△x＝λ，当将入射光从红光改为紫光，因波长变短，则相邻亮条纹间距一定变小，故B错误；
C．飞船设计时需设法减少发射过程中与航天员身体固有频率相近的超低频振动，否则会出现共振动现象，对人构成伤害，故C正确；
D．当在地面上的人观察一条沿自身长度方向光速运动的，观察到的长度比杆静止时的短，高速并不是接近光速，故D错误；
故选：C．

6．【答案】B

【解析】【考点】狭义相对论；全反射

【分析】条纹间距与波长成正比，光导纤维利用了光的全反射原理；肥皂泡呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的；速度接近光速时，沿着速度方向长度明显变短．

【解答】解：A．双缝干涉实验中条纹间距与波长成正比，由于红色光的波长比蓝色光的波长大，所以相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距，故A错误；

B．光纤通信利用了全反射的原理，故B错误；

C．肥皂泡呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，故C错误；

D．根据狭义相对论可知，当列车的；速度接近光速时，沿着速度方向长度才明显变短．故D错误；

故选：B

【点评】本题考查了干涉．衍射和全反射的知识，会对生活中的现象用物理知识去解释．在学习的过程中多加积累即可做好这一类的题目．

7．【答案】A　

【解析】

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】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。

10．【答案】B

【解析】【考点】狭义相对论

【分析】狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理．其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分．

狭义相对论的第二个基本原理，光速不变原理．

相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系：钟慢效应．可以通俗的理解为，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．

相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．

【解答】解：A．根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，有真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的；故A错误；

B．根据狭义相对论的钟慢效应可知，在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢；故B正确；

C．按照狭义相对论的尺缩效应，沿接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故C错误；

D．根据爱因斯坦狭义相对论的相对性假设，有：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；

故选：B

【点评】此题考查狭义相对论的几个基本结论，应该记住这几个结论并理解它们．

①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；

②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．

③质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大．

11．【答案】B

【解析】【来源】山东省德州市夏津第一中学2020-2021学年高一（下）3月物理试题

AB．牛顿发现了万有引力定律，但是卡文迪许测出了引力常量，让万有引力有了实际意义，故卡文迪许被称为“称量地球质量”的第一人，A错误，B正确；

C．海王星是通过计算发现的，被人们称为“笔尖下发现的行星”，C错误；

D．相对论和量子力学建立，并没有否定经典力学，而是在其基础上建立起来的，有各自的成立范围，D错误。

故选B。

12．【答案】C

【解析】【来源】2021届江苏省如皋市第一中学高三（下）高考校测三物理试题

A．未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，发生了衍射现象，故A错误；

B．第5代移动通信(5G)采用频段大致分低频段和高频段，其高频段的电磁波信号和低频段的电磁波信号传播速度相等，故B错误；

C．航天飞机靠近卫星时，卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率，故C正确；

D．在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过最低点处开始计时，以减小实验误差，故D错误。

故选C。

13．【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

14．【答案】D

【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．我们观察不到高速飞行火箭的相对论效应，是因为火箭的速度与光速相比很小，选项A错误；

B．我们观察不到机械波的相对论效应，是因为机械波的波速远远小于光速，选项B错误；

C．我们能发现微观粒子的相对论效应，是因为微观粒子的速度很大，与光速接近，选项C错误；

D．我们能发现电磁波的相对论效应，因为真空中电磁波的波速是光速，选项D正确。

15．【答案】D　

【解析】可以设想，在事件A发生时A处发出一个闪光．事件B发生时B处发生一个闪光．“两闪光相遇”作为一个事件，发生在线段AB的中点，这在不同参考系中看都是一样的．“相遇在中点”这个现象在地面系中很容易解释．火箭上的人则有如下推理：地面在向火箭的方向运动，从闪光发生到两闪光相遇，线段中点向火箭的方向运动了一段距离，因此闪光B传播的距离比闪光A长些，既然两个闪光的光速相同，一定是闪光B发出得早一些．
故选：D．　

16．【答案】B

【解析】

试题分析：根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m，飞船上的人测量飞船的长度等于30m，所以A错误；B正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，故C．D错误．

【考点定位】狭义相对论

【方法技巧】对动尺缩短的理解，沿相对运动方向长度缩短以及光速不变原理。

17．【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．

18．【答案】B

【解析】建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域的科学家是爱因斯坦．
牛顿的主要贡献是总结了牛顿三定律以及万有引力定律；
法拉第总结了电磁感应定律；
麦克斯韦语言了电磁波的存在．