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相对论简介
一、选择题（共14题）
1．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3C的速度匀速飞过（C为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间
A．大于100分钟 B．等于100分钟 C．小于100分钟 D．不能确定
2．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度v＝6×106 m/s.关于电子的质量的变化，下列说法正确的是(　　)
A．不变 B．减少 C．增大了0.02% D．增大了0.2%
3．在狭义相对论中，下列说法正确的是（　　）
A．所有惯性系中基本规律都是等价的
B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态有关
C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度不相同
D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变
4．下列说法正确的是（　　）
A．全息照相主要是利用了光的偏振
B．增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同
5．关于科学家在物理学上做出的贡献，下列说法正确的是
A．奥斯特发现了电磁感应现象 B．爱因斯坦发现了行星运动规律
C．牛顿提出了万有引力定律 D．开普勒提出了狭义相对论
6．当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是
A．一切物体都在不停地发射红外线
B．紫外线有助于人体合成维生素D
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等
D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同
7．下列说法正确的是（　　）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
8．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．洛伦兹发现了电磁感应定律
C．光电效应证实了光的波动性 D．相对论的创立表明经典力学已不再适用
9．下列说法正确的是（　　）
A．机械波能发生多普勒效应，电磁波则不能
B．全息照片利用了激光平行度好的特点
C．考虑相对论效应，沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短
D．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
10．在物理学建立、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。关于科学家和他们的贡献，下列说法中错误的是（　　）
A．德国天文学家开普勒对他的导师一第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律
B．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G，并说明了天上和地下的物体间引力作用都遵从万有引力定律
C．爱因斯坦建立了相对论，当相对论与量子力学的出现，使人们认识到经典力学只适用于低速运动与宏观世界
D．德国的伽勒在勒维耶预言的位置处发现了海王星，人们称其为“笔尖下发现的行星”
11．有兄弟两人，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，该现象的科学解释是( )
A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了
B．弟弟思念哥哥而加速生长了
C．由相对论可知，物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢
D．这是神话，科学无法解释
12．下列相关说法中，正确的是（　　）
A．只要是波，都能发生衍射、干涉和偏振现象
B．火车过桥要慢开，目的是使驱动力的频率远大于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁
C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化电场周围一定可以产生电磁波
D．由爱因斯坦的狭义相对论可知，质量、长度和时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的
13．以下物理学知识的相关叙述中，正确的是(　　)
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
B．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
C．变化的电场周围一定产生变化的磁场
D．狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
E．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜
14．欧洲大型强子对撞机是现在世界上体积最大、能量最高的加速器，是一种将粒子加速对撞的高能物理设备．该设备能把数以万计的粒子加速到相当于光速的99.9%，粒子流每秒可在隧道内狂飙11 245圈，单束粒子能量可达7万亿电子伏．则下列说法中错误的是________．(填正确答案标号
E．粒子高速运动时的质量小于静止时的质量
A．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度不能达到光速
B．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够达到光速
C．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够超过光速
D．粒子高速运动时的质量大于静止时的质量
二、非选择题
15．牛顿、爱因斯坦对物理学的发展做出了卓越贡献，根据你对牛顿、爱因斯坦的了解，请完成下表：
牛顿 爱因斯坦
主要贡献1 ________ ________
主要贡献2 ________ ________
16．宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以0.8c(c为真空中的光速)远离地球，地球上的人看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”“等于”或“小于”)l，飞船和地面上各有一只铯原子钟，地球上的人观察到________(选填“飞船上钟较快”“地面上钟较快”或“两只钟一样快”)。
17．如图a所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0．8c（c为光速）平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′，则S________S′（选填“大于”、“等于”或“小于”）．时钟与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率也是不同的，它们之间的关系如图b所示．A观察者观察到时钟的周期是2．0s，则B观察者观察到时钟的周期约为________s．
a b
18．按照爱因斯坦狭义相对论，以速度v运动的物体的相对论质量m（即运动质量）与静止质量的关系为．那么速度为7.9km/s的运动火箭的相对论质量m约是静止质量的________倍；速度为0.9c的运动电子的相对论质量m是静止质量的________倍．
19．如果飞船以0.75c的速度从你身边飞过，飞船上的人看飞船上的一个灯亮了10 min，你观测到这个灯亮的时间约为多少？
20．如图13－3－3所示，考虑几个问题：
(1)若参考系O′相对于参考系O静止，人看到的光速应是多少？
(2)若参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？
(3)若参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？
21．电子的静止质量m0＝9.11×10－31kg，经电压加速后速率为0.94c，求电子的相对论质量．
22．根据爱因斯坦的狭义相对论,质量要随着物体运动速度的增大而增大,即.请讨论:
(1)如果你使一个物体加速、加速、再加速,它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗 为什么
(2)光有静止质量吗 如果有,情况将会怎样
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间，可知飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间大于100分钟．选项A正确．故选A．
2．C
【详解】
一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为：，由相对论质量公式可知，电子的质量增大，解得：，增大了，选C.
3．A
【详解】
A．狭义相对论的基本假设之一是相对性原理，即在所有惯性系中基本规律都是等价的，故A正确；
BC．狭义相对论的基本第二条基本假设是光速不变原理，即在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关，在不同的惯性系中，光速是相同的，故BC错误；
D．质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对状态而改变，即运动质量增加、尺缩效应、运动延迟效应；故D错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．全息照相主要是利用了光的干涉，故A错误；
B．光学镜上的增透膜是利用了光的干涉，由前后两表面的反射光线，频率相同，从而进行相互叠加，所以增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的，故B错误；
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；
D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
奥斯特发现了电流的磁效应，选项A错误；开普勒发现了行星运动规律，选项B错误；牛顿提出了万有引力定律，选项C正确；爱因斯坦提出了狭义相对论，选项D错误.
6．D
【详解】
A．一切物体都在不停地发射红外线，选项A正确，不符合题意；
B．适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，选项B正确，不符合题意；
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，选项C正确，不符合题意；
D．根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小相等，故D错误，符合题意。
故选D。
7．D
【详解】
AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用．故AB错误；
C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变．故C错误；
D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，故D正确．
8．A
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，A正确；
B．电磁感应定律是法拉第发现的，B错误；
C．光电效应证实了光的粒子性，C错误；
D．相对论和经典力学研究的领域不同，不能说相对论的创立表明经典力学已不再适用，D错误．
9．C
【详解】
A．机械波和电磁波都能产生多普勒效应，只要两者距离发生变化，即会发生多普勒效应现象，A错误；
B．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性，B错误；
C．根据相对论原理，考虑相对论效应，沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短，C正确；
D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，因红光的波长比绿光长，根据
可知相邻干涉条纹间距变宽，D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．德国天文学家开普勒对他的导师一第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，A正确；
B．牛顿进行了“月地检验”，得出天上和地下的物体间的引力作用都遵从万有引力定律，B说法错误， B错误；
C．爱因斯坦建立了相对论，当相对论与量子力学的出现，使人们认识到经典力学只适用于低速运动与宏观世界，C正确；
D．德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星，人们称其为“笔尖下发现的行星”，D正确。
故选B。
11．C
【详解】
上述故事反映的是爱因斯坦的相对论，爱因斯坦是20世纪伟大的科学家之一，提出相对论，揭示了空间、时间的辩证关系．根据爱因斯坦的相对论，物体高速运动时，运动物体的尺寸变短了，时针变慢了，因此运用爱因斯坦的相对论，可以解释题目中的现象，即物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢．故选C．
12．D
【详解】
A、只要是波，都能发生衍射、干涉现象，而只有横波才能产生偏振现象．故A错误； B、火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥．故B错误；C、当均匀变化的电场则产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场；均匀变化的电场不能产生电磁波．故C错误；D、由爱因斯坦的狭义相对论可知，质量、长度和时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．故D正确．故选D．
13．BDE
【详解】
A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，选项A错误；
B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，选项B正确；
C.变化的电场周围一定产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，选项C错误；
D.狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，选项D正确；
E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜，选项E正确.
14．BCE
【详解】试题分析：(1)光速是速度的极限，可以无限接近，不能得到光速，A正确、BC错误；根据公式m＝可知高速运动的粒子的质量m大于静止时的质量m0，D正确、E错误．
15． 牛顿运动三定律 光子说 万有引力定律 相对论
【详解】
牛顿第二定律的主要贡献有：牛顿运动定律、万有引力定律；爱因斯坦的主要贡献有：光子说、相对论等等。
16． 等于 地面上钟较快
【详解】
宇宙飞船宽度在运动的垂直方向，所以地球上的人看到宇宙飞船宽度不变；根据相对论动钟变慢知识，地面上钟较快。
17． 大于 3.3±0.2
【详解】
试题分析：观察者B以0．8倍光速平行y轴正方向运动，根据爱因斯坦的相对论尺缩效应可知，B观察到的钟沿y轴方向的直径将减小，而沿z轴方向的直径不变，钟的面积将与静止的观察者看到的面积要小，即S大于S′．由图b可以对应看出，当时钟和观察者的相对速度达到0．8C（C为光速）时，时钟的频率是0．3Hz，所以时钟的周期大约为10/3s≈3．3s．
18． 1 2.294
【详解】
速度为7.9km/s的运动火箭的相对论质量m与静止质量m0的比值：
即
m≈m0
速度为0.9c的运动电子的相对论质量m是静止质量的
，
即
m=2.294m0.
19．约15 min
【详解】
设观测灯亮的时间为t，则
t= min=15 min
20．(1)c　；(2)c；　(3)c
【详解】
（1）（2）（3）根据狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系，因此三种情况下，人观察到的光速都是c
21．2.69×10－30kg
【详解】
由狭义相对论知
22．(1)由 知:当v=c时,m应是无穷大.随着质量的不断增大,产生加速度的力会随着不断增大.使加速越来越困难.因此一个物体不管怎样加速,它的速度不会等于甚至超过光速.
(2)光没有静止质量.若光有静止质量.当光传播时速度为c,由,它传播时的质量会无穷大,光照射到物体上，如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上.后果不堪设想.
【详解】
（1）不会．由知：当v=c时，m应是无穷大．随着质量的不断增大，产生加速度的力会随着不断增大，使加速越来越困难；因此一个物体不管怎样加速，它的速度不会等于甚至超过光速．
(2)光没有静止质量．若光有静止质量，当光传播时速度为c，由，它传播时的质量会无穷大．光照射到物体上，如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上，后果不堪设想．
答案第1页，共2页

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