高中物理沪科版 (2019)必修 第二册5.3 相对论的时空观与宇宙演化当堂检测题

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【优编】5.3相对论的时空观与宇宙演化-1课时练习一．单项选择1．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法中正确的是（　　）A．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，彻底否认了经典力学B．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C．牛顿定律不适用于研究中国空间站天和核心舱的高速发射D．经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例2．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A．B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A．C两铁塔被照亮的顺序是（   ）A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断3．一物体在某行星表面受的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的。在地球走得很准的摆钟搬到此行星上后，此钟的分针走一整圈所经历的时间实际上是（   ）A.     B.     C. 2h    D. 4h4．在人类历史的长河中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。以下关于几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是（　　）A．伽利略用“月一地检验”证实了万有引力定律的正确性B．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了牛顿力学C．牛顿利用扭秤装置，第一次较准确地测出了引力常量G的值D．开普勒用20年的时间研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律5．由爱因斯坦创立的相对论，对现代物理学的发展和现代人类思想的发展有着巨大的影响，从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。下列关于相对论的说法中，正确的是（ 　　）A．由质能方程E=mc2可知，质量就是能量B．在任何参考系中，光在真空中的速度都保持不变C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D．火箭以0.5倍的光速从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度变短了6．如图所示，惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速的匀速飞行器上测得该正方形的图像是（    ）A． B．C． D．7．如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动（　　）A．你的质量在减少B．你的心脏跳动在慢下来C．你永远不能 由自身的变化知道你是否在运动D．你在变大8．按照相对论理论，下列说法中错误的是(    )A. 一条杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0B. 一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点C. 一个物体运动时的质量比静止时的质量要大D. 如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了9．下列说法中正确的是（    ）A．在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度高B．太阳发出的光和热来自于太阳上碳．氧等物质的燃烧C．太阳系中距离太阳越近的行星，公转速度越小D．由于光速有限，因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去10．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11．恒星的寿命取决于它的（　　）A．质量 B．体积 C．温度 D．亮度12．下列关于历史人物与其在物理学上的主要贡献的说法正确的是（　　）A．亚里士多德认为：力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因B．法拉第坚持了长达十年的实验探究，终于发现了电流的磁效应C．历史上关于光的本性的争论，牛顿是“波动说”的主要代表人物D．爱因斯坦创立了相对论13．对相对论的基本认识，下列说法正确的是(　　)A．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了     
14．下列说法中正确的是（　　 ）A．变化的电场一定产生变化的磁场B．电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性C．雨后阳光下公路积水表面漂浮的油膜呈现彩色，这是光的折射现象D．考虑相对论效应，杆沿自身长度方向高速运动时比静止时长15．下列说法正确的是（　　）A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小 16．1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，关于狭义相对论，下列说法正确的是（　　）A.在接近光速运动的火车上时间过得快B.以接近光速运动的火车，沿运动方向的长度变短C.所有的物理规律在不同的惯性系中有不同的形式D.两列以光速相向运动的火车，甲车看乙车的速度是2c 17．假设以0.8c速度运行的宇宙飞船上的人有一只完好的手表走过 10 min，地面上人认为它走过这10分钟，实际上花了多长时间（　 　） A．10 min    B．8 min    C．16.6 min   D．20 min  18．能用来计时的钟表有多种，如图所示，从左到右依次为沙漏计时仪器．电子表．机械闹表．生物钟。由相对论的知识可知，物体的运动可以使得某一种计时仪器变慢，则也一定能使所有的计时仪器变得一样慢。则对上述表述理解正确的是(   )A．正确，对各式计时仪器的影响一定相同B．错误，对各式计时仪器的影响不一定相同C．AB两个选项分别说明了两种不同情况下的影响D．以上答案均错误
参考答案与试题解析1．【答案】D【解析】A．相对论和量子力学并没有否定经典力学，认为经典力学是在一定条件下的特殊情形，故A错误；B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错误；C．牛顿定律属于经典力学的研究范畴，适用于宏观．低速运动的物体，低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿定律适用于研究中国空间站天和核心舱的高速发射，故C错误；D．经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例，它包含于相对论和量子力学中，故D正确。故选D。2．【答案】C【解析】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3．【答案】C【解析】试题分析：根据在星球表面万有引力等于重力可知：某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的，质量不变，所以该星球的重力加速度根据单摆的周期公式，可知，该星球的周期是地球上周期的两倍，所以此钟的分针走一整圈所经历的时间实际上是地球上分针走一圈的两倍即2h故选C． 4．【答案】D【解析】A．牛顿用“月一地检验”证实了万有引力定律的正确性，选项A错误；B．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并不否定牛顿力学，选项B错误；C．卡文迪许利用扭秤装置，第一次较准确地测出了引力常量G的值，选项C错误；D．开普勒用20年的时间研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律，选项D正确。故选D。5．【答案】D【解析】A．由质能方程E=mc2可知，一定的质量总是与一定的能量相对应，并不是质量就是能量，选项A错误；B．根据光速不变原理，在不同的惯性参考系中，光在真空中的速度都是相同的。故B错误；C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢。故C错误；D．火箭船以0.5c的速率飞行时，根据尺缩效应可知火箭长度变小，故D正确；故选D。6．【答案】C【解析】【来源】第三章牛顿运动定律E.从牛顿到爱因斯坦 【详解】正方形从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上运动，根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，而沿y轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形。A．其形状与结论不相符，选项A错误；B．其形状与结论不相符，选项B错误；C．其形状与结论相符，选项C正确；D．其形状与结论不相符，选项D错误；7．【答案】C【解析】宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化，所以选项A．B．D错误，选项C正确。8．【答案】A【解析】一根杆的长度静止时为，当杆运动的方向与杆垂直时，杆的长度不发生变化，A错误；经典物理学家的观点认为，一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，B正确；由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，C正确；根据相对论时空观的观点，两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了，D正确． 9．【答案】D【解析】物体温度越高发射的电磁波波长越短，频率越高，所以在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度低。太阳发出的光和热来自于太阳上的氢核聚变反应。太阳系中距离太阳越近的行星，公转速度越大，周期越小。答案选D。 10．【答案】C【解析】A．狭义相对论认为，在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的，选项A错误；B．传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，故B错误；C．真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在冶炼炉中产生涡流，从而产生大量的热量。故C正确。D．交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，故D错误；故选C。11．【答案】A【解析】上海市南洋模范中学2020-2021学年高二（下）期末物理试题 恒星的寿命取决于它的质量，质量越大，其内部的压力越大，内部核反应越剧烈，恒星的寿命越短。故选A。12．【答案】D【解析】A．亚里士多德认为：力是维持物体运动状态的原因，伽利略认为：力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，故A错误；B．法拉第坚持了长达十年的实验探究，终于发现了电磁感应现象，故B错误；C．历史上关于光的本性的争论，牛顿是“粒子说”的主要代表人物，故C错误；D．爱因斯坦创立了相对论，故D正确。故选D。13．【答案】A【解析】由相对论的基本原理可知，选项A正确。 14．【答案】B【解析】【来源】山东省潍坊市第一中学2019-2020学年高二（下）期末考试物理试题 A．根据麦克斯韦理论可知，只有周期性变化的电场产生变化的磁场，故A错误；B．衍射是波的特有现象，电子的衍射图样证实了实物粒子具有波动性，故B正确；C．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉造成的，故C错误；D．考虑相对论效应，根据长度与速度关系公式可知，沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短，故D错误。故选B。15．【答案】C【解析】A．全息照相利用了光的干涉原理，与光的衍射无关，A错误；B．受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与是否发生共振无关，B错误；C．根据时间延缓效应可知，在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，C正确；D．根据多普勒效应可知，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，D错误。故选C。16．【答案】B【解析】考点： * 长度的相对性；* 同时的相对性．所有分析： 爱因斯坦提出了狭义相对论，认为时间与空间是相联系的．根据相对论尺缩效应分析人观察尺子的长度变化问题．解答： 解：A．根据相对论的时空观，地面上的人看接近光速运动的火车，时间过得慢．故A错误；B．根据相对论尺缩效应可知，地面上的人看以接近光速运动的火车，沿运动方向的长度变短．故B正确；C．根据相对性原理，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，故C错误；D．根据光速不变原理，两列以光速相向运动的火车，甲车看乙车的速度是c．故D错误．故选：B点评： 对于相对论高中要求较低，但需要我们能准确记住相应的内容，属基础题目．17．【答案】C【解析】在宇宙飞船上观测到的时间Δt′＝10 min，宇宙飞船的速度v＝0.8c， Δt＝ min＝16.6 min.  18．【答案】A【解析】根据爱因斯坦相对论的钟慢效应可知，若钟与观察者有相对运动，所有的钟都变慢，而且变慢的程度均相同，与钟的构造．原理无关。故选A。