5.2 相对论时空观 课时检测（解析版） 一、选择题 1．如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为 9m，教室中间位置有一光源。有一 飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为 c、飞行器中的飞行员认为（　　） A．教室中的时钟变快 B．教室的长度大于 9m C．从光源发出的光先到达教室后壁 D．光源发出的光，向后的速度小于 c 2．在 1905 年爱因斯坦提出了狭义相对论理论，此理论建立的前提有两个假设条件以 及在相对论理论下观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会 发生相应的变化，下列说法中正确的是（　　） A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的 B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的 C．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大 D．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体 3．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 了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律 B．“地心说”的代表人物是哥白尼 C．相对论的创立表明经典力学已不再适用 D．经典力学既适用于弱相互作用，也适用于强相互作用 4．下列说法中正确的是（ ） A．电磁波是纵波 B．单摆的摆长越长，摆动周期越小 C．照相机的镜头涂有一层增透膜， 利用的是光的衍射原理 D．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 5．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进 了物质生产繁荣与人类文明的进步，下列表述不正确的是（ ） A．牛顿发现了万有引力定律 B．卡文迪什通过实验测出了万有引力常量 G C．相对论的创立表明经典力学已不在适用 D．伽利略发现了单摆的等时性 6．如图所示，假设一根 10cm 长的梭镖以接近光速穿过一根 10cm 长静止的管子，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情况的是( ) A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖 B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来 C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖 D．如果梭镖和管子都以光速 c 相向运动，则二者的相对速度是 2c 7．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 8．以下哪项属于爱因斯坦对相对论提出的基本假设（　　） A．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小 B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 C．真空中的光速在不同的惯性参考系都是不相同的 D．相对论认为时间和空间与物体的运动状态有关 9．某实验小组的同学为了研究相对论的知识，取了三个完全相同的机械表，该小组的 同学将机械表甲放在一辆高速行驶的动车上，机械表乙放在高速转动的圆盘上，转盘 的向心加速度约为地球表面重力加速度的 200 倍，机械表丙放在密度极大的中子星附 近。对这三个机械表的运行，下列说法正确的是（ A．甲、乙丙三个机械表都明显走慢 ） B．机械表乙和丙明显走慢，而机械表甲没有明显的变化 C．三个机械表始终一样 D．由于机械表丙受到中子星强大的引力，因此仅机械表丙明显走慢 10．下列说法中错误的是（　　） A．在同一均匀介质中，红光的传播速度比紫光的传播速度大 B．蜻蜓的翅膀在阳光下呈现彩色是由于薄膜干涉 C．应用多普勒效应可以计算出宇宙中某星球靠近或远离我们的速度 D．狭义相对性原理指出，在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的 11．下列说法正确的是（　　） A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝 看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象 B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏 P 上观察到干涉条纹，用红光替换绿 光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样 D．相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了 12．下列说法正确的是（ ） A．做简谐振动的物体，速度和位移都相同的相邻时间间隔为一个周期 B．当障碍物的尺寸小于波长或与波长差不多时才能发生衍射 C．波的周期与波源的振动周期相同，波速与波源的振动速度相同 D．电磁波在与电场和磁场均垂直的方向上传播 E.相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关 13．来自中国的全国首颗量子科学实验卫星“墨子号”从太空发出两道红色的光，射向青 海德令哈站与千公里外的云南丽江高美古站，首次实现人类历史上第一次距离达“千公 里级”的量子密钥分发。下列说法正确的是（　　） A．牛顿力学适用于描述“墨子号”绕地球运动的规律 B．牛顿力学适用于描述光子的运动规律 C．量子力学可以描述“墨子号”发出的“两道红色的光”的运动规律 D．量子力学的发现说明牛顿力学已失去了实用价值 二、解答题 14．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？ 15．一枚静止时长 30m 的火箭以 3 km/s 的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭 的长度应为多少？火箭上的人测得火箭的长度应为多少？如果火箭的速度为光速的一 半呢？ 参考答案 1．C 【详解】 AB．根据爱因斯坦的相对论，可知飞行器中的飞行员认为看到教室中的时钟变慢，教室的 长度变短，即长度小于 9m，选项 AB 错误； C．教室中的人认为，光向前向后传播的速度相等，光源在教室中央，光同时到达前后两 壁．飞行器中的飞行员是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向后壁传播的路程短 些，到达后壁的时刻早些，选项 C 正确。 D．根据光速不变原理，不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的，选 项 D 错误； 故选 C。 2．B 【详解】 A．根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是相同的， 故 A 错误； B．根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的， 故 B 正确； C．根据长度从相对论关系 2 �v � L  L0 �1  � � �c � 可知， 当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，故 C 错误； D．狭义相对论即适用于高速运动的物体，也适用于低速运动的物体，经典力学是狭义相 对论在低速（ v = c ）条件下的近似，故 D 错误。 故选 B。 3．A 【详解】 A．人们一般都认为牛顿从观察到苹果落地就总结出了万有引力定律，故 A 正确； B．“地心说”的代表人物是托米勒，“日心说”的代表人物是哥白尼，故 B 错误； C．经典力学适用于宏观物体和低速运动的物体，对于微观世界和高速运动的物体不再适 用，相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，故 C 错误； D．经典力学只适用于弱相互作用，不适用于强相互 作用，故 D 错误。 故选 A。 4．D 【详解】 A．电磁波是横波，A 项错误； B．根据 T  2 L g 得出摆长越长，摆动周期越大，B 项错误； C．增透膜利用的是光的干涉原理，C 项错误； D．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 项正确。 故选 D。 5．C 【详解】 A. 牛顿在总结前人的基础上发现了万有引力定律，而英国科学家卡文迪许利用扭秤装置， 第一次测出了引力常量 G，故 A 正确，B 正确； C.相对论的创立并不表明经典力学已不再适用，以牛顿运动定律为基础的经典力学，适用 于低速宏观物体，故 C 错误； D. 单摆的等时性是由伽利略发现的，故 D 正确． 本题选择错误，故选 C. 6．A 【详解】 ABC．根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动，那么梭镖收缩变短，而 管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，选项 A 正确，BC 错误； D．由光速不变原理，可知物体的速度不会超过光速，故 D 错误。 故选 A。 7．C 【详解】 滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与物体的运动方向可以相反，也可以相同， 故可以做负功，也可以做正功，故 A 正确；重力势能与零势能面的选取有关，重力势能的 变化与零势能面的选取无关，选项 B 正确；能量虽然是守恒的，但可利用的能源并不是取 之不尽用之不竭的，所以需要节约能源，故 C 错误；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，选项 D 正确；此题选择不正确的选项，故选 C. 8．B 【详解】 爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是 相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，其他内容均建立在这两条 基本假设基础之上。 故选 B。 9．B 【详解】 AC．动车的速度相对光速而言很小，机械表变慢不明显，AC 错误； BD．机械表乙有很大的加速度，机械表丙受强引力作用，都明显变慢，B 正确，D 错误。 故选 B。 10．D 【详解】 A．对于同一介质，红光比紫光的折射率小，即 n红  n紫 由 v c n 可知红光的传播速度比紫光的传播速度大，故 A 正确，不符合题意； B．蜻蜓的翅膀在阳光下呈现彩色是由于薄膜干涉，故 B 正确，不符合题意； C．宇宙中的星球都在不停地运动，测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球 上这些元素静止时发出的光波的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度，故 C 正确，不符合题意； D．狭义相对性原理指出，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， 符合题意。 故选 D。 11．AC 【详解】 A．根据光的干涉、色散、衍射的原理可判断出，肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露 珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象。故 A 正确； B．光纤通信、医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理。全息照相利用了光的干涉 相关知识。故 B 错误 C．根据双缝干涉的条纹间距关系式，有 nx L ，红绿  d 做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏 P 上观察到干涉条纹，用红光替换绿光照射 单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样。故 C 正确； D．相对论认为：竖直向上高速运动的球在竖直方向上变扁了。故 D 错误。 故选