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课后复习题

【基础】5.2狭义相对论的基本原理-1优选练习

一．单项选择

1．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

2．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

3．在以光速c前进的特殊“列车”上向前发射一束光，在地面上的观察者看来这束光的速度是（    ）

A．0 B．c C．2c D．

4．下列说法中正确的是（　　 ）

A．把调准的摆钟，由北京移至赤道，这个钟将变慢，若要重新调准，应增加摆长

B．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越长

C．1905 年爱因斯坦提出的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．照相机的镜头涂有一层增透膜， 其厚度应为入射光在真空中波长的

5．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

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．下列叙述错误的是（　 　）

A．激光的反射也遵循反射定律

B．振荡的磁场会产生同频率的振荡的电场

C．只有声波才能发生多普勒效应

D．真空中的光速在不同的惯性参考系中测得的数值都是相等的

8．下列说法符合物理学史实的是（   ）

   A．开普勒发现了万有引力定律            B．牛顿首先测出了万有引力常量

   C．爱因斯坦认为时间和空间都是相对的    D．奥斯特发现了电磁感应定律

9．如图所示，质量与身高均相同的甲．乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动．则下列说法中正确的是(      )

A．乙观察到甲身高变高

B．甲观察到乙身高不变

C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快

D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为0.2c

10．下列说法正确的是（　 　）

A．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化

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．相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的

D．机械波和电磁波都能发生反射．折射．干涉和衍射现象，都能在真空中传播

11．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

12．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

13．如图，惯性参考系S有一直径为d的圆形。从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该圆形的图像可能是（　　）

A． B．

C． D．

14．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

15．关于相对论，下列说法正确的是（　　）

A．狭义相对论认为，如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出物体的长度都是一样的

B．狭义相对论认为，对于一切物理规律，所有的参考系都是平权的

C．狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最慢的

D．广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的

16．天文学中，一天体在单位时间内辐射出的总能量称为“光度”，符号“”。通常将太阳的光度作为天体光度的单位，符号。将已测天体的光度和其表面温度绘制在图上即可得到赫罗图。以下赫罗图（含天体颜色）可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

17．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

18．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

参考答案与试题解析

1．【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．　

2．【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。

3．【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】

光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的。即光在真空中沿任何方向的传播速度也是相同的；

A． 0，与结论不相符，选项A错误；

B．c，与结论相符，选项B正确；

C．2c，与结论不相符，选项C错误；

D．-c，与结论不相符，选项D错误；

4．【答案】C

【解析】【来源】2020届山东省三校高三下学期第一次在线联考物理试题（枣庄三中．高密一中．莱西一中)

【分析】

【详解】

A．调准的摆钟，由北京移至赤道，由于重力加速度变小，根据单摆的周期公式可知这个钟的周期增大，钟将变慢，若要重新调准，应减小摆长，故A错误；

B．波传播一个波长的距离所用的时间为一个周期，振动的频率越高，周期越短，所用时间越短，故B错误；

C．1905年爱因斯坦提出的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，故C正确；

D．当增透膜的厚度为入射光在增透膜中波长的时，从增透膜前后表面的反射光相互抵消，从而减少了反射，增加了透射，故D错误；

故选C。

5．【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．

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】C

【解析】

A．激光的反射也遵循反射定律，故A正确，不符合题意；

B．根据电磁波理论可知，振荡的磁场会产生同频率的振荡的电场，故B正确，不符合题意；

C．所有类型的波都能发生多普勒效应，故C错误，符合题意；

D．真空中的光速在不同的惯性参考系中测得的数值都是相等的，故D正确，不符合题意。

故选C。

8．【答案】C

【解析】

9．【答案】B

【解析】身高是竖直方向，他们的运动方向为水平，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故A错误，B正确；如果把两个人中的一个看成静止，那么另一个相对有一个运动速度，但不是速度合成公式，而是相对论速度合成公式，合成的速度接近某个光速值也即是说，如果把甲看成静止，那么乙相对甲以某个接近光速的速度飞行，乙相对甲时间变慢了，故C错误；根据光速不变原理，D错误；

10．【答案】C

【解析】【来源】四川省眉山市2019-2020学年高二（下）期末理综物理试题

A．当声源与观察者的间距发生变化时，出现多普勒效应的现象，原因是接收的频率发生变化，故A错误；

B．当变化是非均匀变化的则一定能产生变化的电场或磁场，当变化是均匀变化时，则不能产生变化的电场或磁场，只能产生稳定的电场或磁场，故B错误；

C．根据狭义相对论光速不变原理可知，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故C正确；

D．电磁波和机械波都都能发生反射．折射．干涉和衍射现象，这是波的特有现象，机械波的传播需要介质，在真空中不能传播，故D错误。

故选C。

11．【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。

12．【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．

13．【答案】C

【解析】

由相对论知识

l＝l0

得运动方向上的边的边长变短，垂直运动方向的边的边长不变，故选C。

14．【答案】A　

【解析】

15．【答案】D

【解析】A．根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故A错误；
B．狭义相对论认为，一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的．故B错误；
C．根据钟慢效应得运动的钟比静止的钟走得慢，狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最快，故C错误；
D．广义相对论相是一种新的时空与引力的理论，广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的，故D正确；

16．【答案】A

【解析】【来源】2021届上海市上海师范大学附属中学高三（下）3月月考物理试题

纵轴表示恒星的光度，横轴表示恒星的表面温度，且太阳的光度为1表面温度600K左右。故A正确。

故选A。

17．【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．

18．【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．