高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 初识相对论练习题

5.1初识相对论基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是（　　）

A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小

B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电

C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长

D．a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度

2．下列说法中错误的是（　　）

A．雷达是利用电磁波的反射来测定物体的位置

B．调制是电磁波发射的过程，调谐是电磁波接收的过程

C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄

D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短

3．下列说法中不正确的是（     ）

A．伽利略斜面实验是将可靠的事实和抽象思维结合起来，能更深刻地反映自然规律

B．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的

C．用导线把微安表的“+”、“﹣”两个接线柱连在一起后晃动电表，表针晃动幅度很小，且会很快停下，这是物理中的电磁阻尼现象

D．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象

4．从狭义相对论出发，我们可以得到下列哪些结论（　　）

A．同时的绝对性

B．事件的因果关系可以颠倒

C．运动的时钟变快

D．物体质量随速度增大而增大

5．下列关于电磁波和相对论说法正确的是（        ）

A．麦克斯韦提出了电磁波理论，并用实验证实了电磁波的存在

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．光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的

D．表明在一定条件下减少的质量可以转化为能量释放出来

6．关于相对论时空观与牛顿力学，下列说法正确的是（　　）

A．大到天体，小到微观粒子，牛顿力学均适用

B．相对论与量子力学的出现，否定了牛顿力学的成就

C．相对论时空观认为，物体的长度和质量会随着物体的速度不同而不同

D．当物体的速度远小于光速时，相对论和牛顿力学仍有很大的区别

7．以下说法正确的是（　　）

A．狭义相对论认为，在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的

B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号

C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流

D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理

8．下列说法中正确的是（　　）

A．机械波和电磁波都能在真空中传播

B．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测

C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，物理规律都是不相同的

D．变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场

9．关于绝对时空观和相对论时空观，下列说法错误的是（　　）

A．绝对时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的

B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系

C．牛顿力学只适用于宏观低速运动问题不适用于高速运动问题

D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论仍有很大的区别

10．按照相对论的观点，下列说法正确的是（   ）

A．物体运动时的质量总是小于其静止时的质量

B．物体运动时的质量总是等于其静止时的质量

C．真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的

D．真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的

11．下列有关物理学史，不符合事实的是（　　）

A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在

B．伽利略认为，力学规律在任何惯性系中都是相同的

C．赫兹首先捕捉到了电磁波

D．康普顿提出了实物粒子也具有波动性的猜想

12．以下说法中，不正确的是（     ）

A．电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线

B．牛顿环是薄膜干涉的结果，当用频率更高的单色光照射时，同级牛顿环半径将会变大

C．遥远星系所生成的光谱都呈现“红移”，即光谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知宇宙在膨胀

D．迈克耳孙-莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样

13．以下说法错误的是

A．爱因斯坦提出光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性

B．光的波长越大，光子能量越小

C．以不同的惯性系观察同一物体的运动，物体的加速度可能不同，但速度一定相同

D．光既有波动性，有具有粒子性，二者并不矛盾

14．下列说法中不正确的是（　　）

A．开普勒行星运动三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动

B．牛顿推导万有引力的过程中用到牛顿第二第三定律及开普勒第三定律

C．爱因斯坦创立了狭义相对论

D．牛顿通过扭秤实验测出万有引力常量

15．下列说法不符合物理学史实的是（　　）

A．开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来的

B．牛顿对引力常量进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中

C．20世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论，狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大

D．20世纪的20年代建立了量子力学理论，它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动

二、填空题（共4题）

16．2020年12月3日，携带月球m=2kg样品的“嫦娥五号”上升器先完成月面竖直向上起飞，然后进入近圆形的环月轨道。设此环月轨道半径为r，月球的质量为M，万有引力常量为G，则在向上起飞阶段样品的惯性___________（选填“增大”、 “不变”和“减小”），上升器在此环月轨道上运行周期为___________。

17．相对论时空观

（1）19世纪，英国物理学家______根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度______光速c；

（2）1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度______！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系______（填“相符”或“不符”）；

（3）爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是______的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的；

（4）时间延缓效应

（a）如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是；

（b）Δt与Δτ的关系总有Δt>Δτ（填“>”“<”或“=”），即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态______；（填“有关”或“无关”）

（5）长度收缩效应：

（a）如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是；

（b）l与l0的关系总有l<l0（填“>”“<”或“=”），即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态______。（填“无关”或“有关”）

18．甲乘坐速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c，甲向乙发出一束光进行联络。则乙观测到光速是________（选填“c”“1.4c”或“1.9c”）；地面上的观察者发现甲的手表示数比乙的手表示数变化________（选填“慢了”“快了”或“相同”）。

19．世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论，得出了一些不同于经典力学的观念和结论．例如，在经典力学中，认为物体的质量___________(填“不变”或“变化”)，而狭义相对论指出质量随着速度的增大而__________(填“增大”或“减小”)．

三、综合题（共4题）

20．当在透明介质里穿行的带电粒子的速度超过那里的光速时，会发出一种特殊的辐射，叫做切伦科夫辐射。查阅资料，简述切伦科夫辐射。

21．狭义相对论的两个前提为什么叫作假设?两个基本假设又是如何经过实践检验的?

22．地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，它的质量增大到静止质量的多少倍？如果物体的速度达到0.8c（c为真空中的光速）它的质量增大到静止质量的多少倍？

23．一电子(m0＝9.1×10－31 kg)以0.99c的速率运动．问：

(1)电子的总能量是多大？

(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？

参考答案：

1．C

2．C

3．D

4．D

5．C

6．C

7．C

8．D

9．D

10．D

11．D

12．B

13．C

14．D

15．B

16．     不变    

17．     麦克斯韦     等于     都是一样的     不符     相同     有关     有关

18．     c     慢了

19．     不变     增大

20．

当运动的带电粒子速度超越了光在同种介质中的速度时，会产生一种特殊的发光现象，这种现象叫光爆，因为首先是由切伦科夫发现的选项，也叫切伦科夫辐射；

所谓的光爆，简单的来说，就是粒子的速度超过光速时产生的效应。当运动的带电粒子的速度超越光在这种介质中的速度时，会产生一种特殊的发光现象，在真空中无法做到。

但在介质中光的相速度和群速度都会降低，所以运动的带电粒子速度超越光在这种介质中的相速度是可以做到的。这一现象常见于核反应堆的冷却水中，可以用肉眼看到到淡淡的蓝光。这种现象就是所谓的光爆，其原理与音爆类似。

真空中光速的不可突破限制住了光爆试验的可能，但液体中的光爆现象却早已被发现。1934年切伦科夫发现，超过光在透明介质中的传播速度的粒子(在2.25×108米/秒与3×108米/秒之间)，在透明介质中穿行时会发出一种淡蓝色的微弱可见光，即光爆现象，并因此在1958年获得诺贝尔奖。

21．

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。虽然相对论的两个假设可以由迈克尔逊-莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度，所以狭义相对论仍然叫假设。

22．倍，1.6666667倍

23．(1)5.8×10－13 J；　(2)0.08