5.2 相对论时空观简介同步练习 2021—2022 学年高中物理教科版 （2019）必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．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 2．下列说法正确的是（ ） A．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量也不随运动状态而改变 B．在经典力学中,物体的质量随运动速度的增加而减小,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而 增大 C．在经典力学中,物体的质量是不变的,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大 D．上述说法都是错误的 3．下列有关物理内容的若干叙述中正确的是（　　） A．小船过河的时间会因河中心附近水流速度逐渐增大而减少 B．接近光速的列车，地面上的人观测它在运动方向上的长度缩短 C．只要高度合适，北京上空也可能存在同步卫星 D．伽利略发现了行星运动的规律 4．如图所示，假设一根 10 m 长的梭镖以 0.9c 的速度穿过一根 10 m 长的管子，它们的长度都是在静止状 态下测量的．以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子的情况的是（ ） A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来 C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖 D．所有这些都与观察者的运动情况有关 5．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 6．某物体在静止时的质量为 物体速度 v 为（ m0 ，在速度为 v 的高速（接近光速）情况下质量为 m，则由狭义相对论可知 ） m0 � c A． m � m02 � 1  2 �� c B． � � m � � m0 � 1 � c � C． � � m� � m02 � 1  2 �� c D． � � m � 7．如图，按照狭义相对论的观点，火箭 B 是“追赶”光的；火箭 A 是“迎着”光飞行的。若火箭相对地面的速 度均为 v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为（　　） A．c＋v，c-v B．c，c C．c-v，c＋v D．无法确定 8．一辆轿车在山区的高速公路上以接近光速行驶，穿过众多隧道，已知隧道口为圆形，在将要抵达隧道 时，下列说法正确的是（ ） A．司机观察到的隧道口为椭圆形隧道的总长度变短 B．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度不变 C．司机观察到的隧道口为椭圆形，隧道的总长度不变 D．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度变短 9．下列有关物理知识和史实的说法，正确的是（　　） A．做圆周运动的物体，其所受合力的方向必定指向圆心 B．牛顿发现了万有引力定律，被称为“测出地球质量第一人” F U q C．电场强度 E= q ，电阻 R= I ，电流强度 I= t 都应用了比值定义法，定义的物理量不随定义所用的物理 量大小而改变 D．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了牛顿力学 10．爱因斯坦相对论的提出,是物理学思想的重大革命,因为它( ) A．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性 B．借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说 C．否定了牛顿力学的原理 D．修正了能量、质量互相转化的理论 11．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．以下叙述中，正确的说法是 （ ） A．开普勒发现万有引力定律 B．爱因斯坦提出：在一切惯性参照物中，测量到的真空中的光速 c 都一样 C．牛顿利用扭秤实验，首先测出引力常量，为人类实现飞天梦想奠定了基础 D．相对论的创立表明经典物理学已不再适用 12．下面说法错误的是（ ） A．滑动摩擦力有可能做正功，也有可能做负功 B．重力势能的变化与零势能面的选取无关 C．由于能量守恒，所以我们不需要节能 D．在狭义相对论中，物体的质量会随物体的速度的变化而变化 13．谁也没有我跑得快！我是( ) A．高速奔驰的磁悬浮列车 B．高空翱翔的超音速战机 C．让万物生长的阳光 D．把“神六"送上天的“长征”运载火箭 14．用相对论的观点判断，下列说法错误的是(　　) A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变 B．在地面上的人看来，以 10 km/s 的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是 准确的 C．在地面上的人看来，以 10km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地 面上的人看起来 比飞船中的人扁一些 D．当物体运动的速度 v≪c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计 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 G 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．在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为 L1，在站台上测这两根柱子之间的距离为 L2， 则 L1__________L2（选填“小于”“大于”或“等于”）。 17．发现万有引力定律的物理学家是_____，建立相对论的物理学家是_____。 18．下列各说法中正确的是___________ A．对于受迫振动，驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越大 B．摆钟偏慢时可缩短摆长进行校准 C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关 D．火车鸣笛驶出站台时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高 E.频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互 间隔开来，这种现象叫作波的干涉 19．有不同相对速度的情况下,时钟的频率是不同的,它们之间的关系如图所示．由此可知,当时钟和观察者 的相对速度达到 0.6c(c 为真空中的光速)时,时钟的周期大约为________．在日常生活中,我们无法察觉时钟 周期性变化的现象,是因为观察者相对于时钟的运动速度__________________．若在高速运行的飞船上有一 只表,从地面上观察,飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________________(选填“快”或“慢”)了． 三、综合题（共 4 题） 20．微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应 的影响。1988 年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功。 在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的 0.5 倍。试求此时电子的质量变为静止时的多 少倍？ 21．有一枚相对于地球飞行的宇宙火箭，如果地球上的观察者测得火箭上的长度缩短、过程时间延长，有 人因此得到结论说：火箭上的观察者将测得地球上的物体比火箭上同类物体更长而同一过程的时间将缩短． 这个结论对吗？ 22．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? 23．地球绕太阳公转的速度是 3×104 m/s，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加 速到 0.999 999 999 987 倍光速的速度，请思考： （1）在狭义相对论中，地球的公转速度属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度属于低速还是 高速？ （2）在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时， 两只钟显示的时间相同吗？有什么差别？参考答案： 1．D 2．C 3．B 4．D 5．C 6．B 7．B 8．D 9．C 10．A 11．B 12．C 13．C 14．A 15．B 16．小于 17． 牛顿 爱因斯坦 18．BCE 19． 2.5s 远小于光速 c 慢 20．1.155 倍 21． 这个结论是错误的。运动是相对的，火箭相对地球运动，地球相对火箭也以相反的方向运动。因此火箭上 的人观测地球，仍然存在尺缩效应和钟慢效应，所以火箭上的观察者将测得地球上的物体比火箭上同类物 体便短；同一过程是时间增加，所以题中所述说法是错误的.正确结论应当为：火箭上的观察者将测得地球 上的物体比，来箭上同类物体更短，同一过程是时间增加。 22． 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。 23．（1）地球的公转速度属于低速，被加速器加速后的电子的速度属于高速；（ 2）不相同，随 飞船旅行的时钟变慢。