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高考物理新近代物理知识点之相对论简介难题汇编及答案解析(5)一、选择题1．如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的，以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况()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2．下列说法正确的是A．做简谐运动的单摆，其振动能量与振幅和摆球质量无关B．泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相利用了激光的衍射原理C．质量、长度、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D．高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的偏振现象3．关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是（）A．中是物体以光速运动的动能B．是物体的核能C．是物体各种形式能的总和D．是在核反应中，亏损的质量和能量的对应关系4．如图所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片。
那么关于黑洞，下列说法正确的是（）A．内部也是漆黑一片，没有任何光B．尽管内部的光由于引力的作用发生弯曲，也能从黑洞中射出C．所有中子星都会发展为黑洞D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去5．世界上各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是（）A．对的，对各种钟的影响必须相同B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样C．A和B分别说明了两种情况下的影响D．以上说法全错6．如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上放着、、三个时钟，下列说法正确的是（）A．时钟走时最慢，时钟走时最快B．时钟走时最慢，时钟走时最快C．时钟走时最慢，时钟走时最快D．时钟走时最慢，时钟走时最快7．如图所示，一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大（）A．摩托车B．有轨电车C．两者都增加D．都不增加8．如图所示，鸡蛋和乒乓球都静止在地面上，关于二者所具有的能量关系，下列说法中正确的是（）A．鸡蛋大B．乒乓球大C．一样大D．无法进行比较9．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为（）A．洞口为椭圆形，隧道长度变短B．洞口为圆形、隧道长度不变C．洞口为椭圆形、隧道长度不变D．洞口为圆形，隧道长度变短10．下列说法中正确的是________A．光的偏振现象证明了光波是纵波B．雷达是利用超声波来测定物体位置的设备C．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象D．考虑相对论效应，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长11．关于相对论的下列说法中，正确的是（）A．宇宙飞船的运动速度很大，应该用相对论计算它的运动轨道B．电磁波的传播速度为光速C．相对论彻底否定了牛顿力学D．在微观现象中，相对论效应不明显12．下列说法中正确的是( )A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的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．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率13．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c14．下列说法中正确的是A．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率B．麦克斯韦预言了电磁波的存在；楞次用实验证实了电磁波的存在C．由电磁振荡产生电磁波，当波源的振荡停止时，空间中的电磁波立即消失D．宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢15．从牛顿到爱因斯坦，物理学理论发生了跨越式发展．下列叙述中与爱因斯坦相对论的观点不符合的是A．高速运动中的尺子变长B．高速运动中的时钟变慢C．高速运动中的物体质量变大D．光速是自然界中速度的极限16．下列说法中正确的是 ( )．A．经典力学适用于任何情况下的任何物体B．狭义相对论否定了经典力学C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律D．万有引力定律也适用于强相互作用力17．有一把长为L的尺子竖直放置，现让这把尺子沿水平方向以接近光的速度运行，运行过程中尺子始终保持竖直，那么我们此时再测量该尺子的长度将（）A．大于L B．小于L C．等于L D．无法测量18．一个质量为m的物体，从静止开始做匀加速直线运动，随着速度的不断增大，下列说法正确的是（）A．物体的速度越大，它的质量就越小B．物体的速度越小，它的质量就越大C．物体的质量与其速度无关D．随着速度的增大，物体的质量将变大19．甲、乙、丙是三个完全相同的时钟，甲放在地球上，乙、丙分别放在两个高速运动的火箭上，以速度v乙和v丙朝同一方向远离地球飞行，v乙<v丙．地面上的观察者看A．甲时钟走得最慢B．乙时钟走得最慢C．丙时钟走得最慢D．甲、乙、丙时钟快慢一样20．下列说法正确的是（）A．单缝衍射实验中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象越明显B．光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理C．机械波传播过程中，某质点在一个周期内向前移动一个波长的距离D．地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变快了21．下列说法中正确的是A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是γ射线B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的折射现象C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度D．考虑相对论效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆长22．首先发现电磁感应现象的物理学家是（）A．库仑B．法拉第C．奥斯特D．爱因斯坦23．下列说法正确的是A．传感器是把非电信息转换成电信息的器件或装置B．真空中的光速在不同惯性系中测得的数值是不相同的C．紫外线常用于医院和食品消毒，是因为它具有显著的热效应D．波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率小于波源的频率24．下列说法中正确的是________。
大学物理答案5.第五章第五章狭义相对论思考题5-7一列行进中的火车的车头和车尾遭一次雷，车上的人看来两次雷击是同时发生的，地面上的人看来是否同时？若不同时，何处雷击在先？答：雷电放电时，不同的电荷通过一定的闪电通道相互中和，产生强烈的光和热，发出的强光称之为“闪”，放出的热能使闪电通道周围的空气突然膨胀，产生极大的轰鸣声称之为“雷”。
所以我们认为雷电的放电后以光速传播。
由于车上的人看到两次雷击同时发生，所以放电源在车头和车尾之间。
在研究地面上的人看雷击过程的时候，首先我们要考察火车的行进速度：如果火车的速度远远小于光速，我们不需要考虑相对论效应。
那么，地面上的人看来，两次雷击也是同时发生的。
如果火车的速度非常非常地快，可以和光速相比拟，那么我们需要考虑相对论效应。
此时，两次雷击不是同时发生的。
此时与课上讨论的爱因斯坦火车中间闪光发出，何时到达车头和车尾类似。
由于雷电放电后火车在前进，因此车尾比车头先遭到雷击。
5-8 使用反证发说明垂直于相对运动方向的长度测量与运动无关的。
（提示：假设反命题成立，利用一个假想的物理过程说明结果的不可行性。
）答：假设垂直于运动方向的长度测量与运动有关。
一列火车静止时的高度为h0，以速度v运动的火车的高度为hv。
假设有一座与火车同高度的山洞，那么同样山洞静止时的高度为h0，以速度v运动时的高度为hv。
那么我们知道，当火车一非常缓慢的速度运动时，火车刚刚好可以通过山洞。
对于以高速v运动的火车，如果垂直于运动方向的长度测量与运动有关，假设（1）运动的垂直高度变小，即hv< h0。
此时对于火车上的观察者来说，火车时静止的，而山洞是以速度-v运动的，那么山洞的高度变成了hv，而根据假设hv< h。
，则在火车上的观察者看来，由于火车的高度高于山洞，所以火车不能通过山洞。
这与事实相违背。
（2）运动的垂直高度变大，即hv> h0。
此时对于地面上的观察者来说，火车是运动的，告诉为hv，而山洞是静止的，高度为h0。
2005年普通高等学校招生全国统一考试理科综合物理部分试题（北京卷）14.下列关于热现象的说法，正确的是 A .外界对物体做功，物体的内能一定增加 B .气体的温度升高，气体的压强一定增大C .任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体D .任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 15.在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是A .光的折射现象、色散现象B .光的反射现象、干涉现象C .光的衍射现象、偏振现象D .光的直线传播现象、光电效应现象16.为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。
对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc 2，下列说法中不正确的是 A .E ＝mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比 B .根据ΔE ＝Δmc 2可计算核反应的能量C .一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损D .E ＝mc 2中的E 是发生核反应中释放的核能17.一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为x ＝0。
当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x ＝2m 的质点所处位置及运动情况是 A .在其平衡位置下方且向上运动 B ..在其平衡位置下方且向下运动 C .在其平衡位置上方且向上运动 D .在其平衡位置上方且向下运动18.正弦交流电源与电阻R 、交流电压表按图1所示的方式连接，R ＝100Ω，交流表的示数是10V 。
图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象，则1A .通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝ 2 cos100πt (A)B .通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝ 2 cos50πt (A)C .R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝5 2 cos100πt (V)D .R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝5 2 cos50πt (V)19.一人看到闪电12.3s 后又听到雷声。
第4章 相对论基础4.1 复习笔记一、狭义相对论原理及运动学1．基本原理电磁理论发展的过程中曾认为光传播介质是绝对静止的参考系“以太”。
爱因斯坦在前人实验的基础上提出了狭义相对论的两条基本原理。
（1）相对性原理物理定律在一切惯性参考系中都具有相同的数学表达形式，即所有惯性系对于描述物理现象都是等价的。
（2）光速不变原理在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中，所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。
相对性原理说明了所有物理定律（除引力外）在不同惯性系间的联系，包括力学定律和电磁定律在内；光速不变原理以光速测量实验为基础，直接否定了伽利略变换，建立了新的坐标变换公式，即洛伦兹变换。
2．洛伦兹变换狭义相对论有相对运动的惯性系间的坐标变换，称为洛伦兹变换。
下面用两个做相对运动的惯性系为例来说明。
图4-1 洛伦兹坐标变换如图4-1所示，坐标系K'(O'x'y'z')已速度v 相对于坐标系K(Oxyz )作匀速直线运动，三对坐标轴分别平行，v 沿Ox 轴正方向，并设Ox 轴与Ox’轴重合，且当t'=t=0时O'与O 点重合。
设P 为被观察的某一事件，在K 系中的观察者看来，它是在t 时刻发生在（x,y,z ）处的，而在K'系中的观察者看来，它却是在t'时刻发生在（x',y',z'）处的。
这样的同一事件在不同时空坐标之间所遵从的洛伦兹变换为其中v 是两个参考系相对运动速度的大小，且v≤c。
当v<<c 时，式中的分母近似为1，洛伦兹变换就转化为伽利略变换，这正说明洛伦兹变换是对高速运动与低速运动都成立的变换，它包括了伽利略变换。
因此，相对论并没有把经典力学推翻，而只是揭示了它的局限性。
3．狭义相对论的时空观在经典力学中，相对于一个惯性系来说，在不同地点、同时发生的两个事件，相对于另一个与之相对运动的惯性系来说，也是同时发生的。
第十四章相对论1．设有两个参考系S 和S '，他们的原点在0=t 和0='t 时重合在一起，有一事件，在S '系中发生在8100.8-⨯='t s ，60='x m ，0='y ，0='z 处，若S '系相对于S 系以速率cv6.0=沿x x '轴运动，问该事件在S 系中的时空坐标各为多少？解：由洛仑兹变换公式可得该事件在S 系的时空坐标分别为：22931x t x mcυυ''+==-，0='=y y ，0='=z z ，27222.5101x t ct scυυ-''+==⨯-2．在k 系中观察到两个事件同时发生在x 轴，其间距离是1m ，在k '系中观察这两个事件之间的空间距离是2m ，求在k '系中这两个事件的时间间隔。
解:2121212)(1)()(cv t t v x x x x x ----='-'='∆st st m x mx t t c v x x cv t t t t t 9921212212121077.51077.521)(1)()(--⨯='∆⨯-='∆='∆=∆=----='-'='∆3．某人测得一静止棒长为l ，质量为m ，于是求得此棒的线密度m lρ=，假定此棒以速度v 沿棒长方向运动，则此人再测棒的线密度应为多少？若棒在垂直长度方向上运动，则棒的线密度又为多少？解：（1）沿棒长方向运动时：221cv l l -='，20)(1cv m m -='，∴22221)1(cv cv l m l m -=-=''='ρρ（2）沿垂直长度方向运动时： l 不变， 20)(1cv m m -='∴222211cv cv l m lm -=-='='ρρ4．一观察者测得运动着的米尺长5.0m ，问此尺以多大的相对速度接近观察者？解：米尺的静止长度为米尺的固有长度10=l m ，根据长度缩短公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=221c v l l 可得：28100.51 3.01011l v c m s l -⎛⎫⎛⎫=-=⨯-⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭812.610m s -=⨯⋅ 5．一张宣传画5m 见方，平行地贴于铁路旁边的墙上，一高速列车以81210m s -⨯⋅ 的速度接近此宣传画，这张画由司机测得将成为什么样子？解：本题注意收缩仅沿运动的方向发生。
