最新人教版高中物理选修3-4第十五章《广义相对论简介》达标训练

绝密★启用前人教版高中物理选修3-4 第十五章相对论简介测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.关于狭义相对论，以下说法中正确的是()A．在不同的惯性系中测量，光速是不同的B．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中，时钟会变慢C．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度会变长D．牛顿第二定律在不同的惯性系中有不同的表述方式2.一个电子的运动速度为0.6c，则该电子的动能约为(电子的静止能量为0.51 MeV)() A． 0.13 MeVB． 0.21 MeVC． 0.34 MeVD． 0.45 MeV3.根据相对论判断，下列说法正确的是()．A．狭义相对论全面否定了经典力学理论B．如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里测得的物体的长度都是一样的C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量D．物体的速度越大，质量也变得越大4.下列说法正确的是()A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一B．由相对论知：m＝，则物体的速度可以达到光速，此时其质量为无穷大C．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了D．根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是不同的5.以下说法正确的有()A．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变快了B．可以通过多普勒效应测量运动物体的速度C．微波的频率大于X射线的频率D．如果摆钟变快了，可以通过适当减少摆的长度校准摆钟6.在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观察，结果是()A．一定同时B．可能同时C．不可能同时，但可能同地D．不可能同时，也不可能同地7.已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为4×1026J，则可算出()A．太阳的质量约为4.4×106tB．太阳的质量约为8.8×106tC．太阳的质量每秒减少约为4.4×106tD．太阳的质量每秒减少约为8.8×106t8.下列哪些不是“相对论”的内容()A．狭义相对性原理B．“尺缩效应”C．动钟变慢D．质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关9.如果宇航员驾驶一艘宇宙飞船，以接近光速的速度朝某一星球飞行，他是否可以根据下列变化感觉到自己在运动()A．身体质量在减小B．心脏跳动变慢C．身体质量在增加D．永远不可能由自身的变化知道他是否在运动10.在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是()A．u＝u′＋vB．u＜u′＋vC．u＞u′＋vD．以上均不正确11.假想某人做一次高速的太空旅行返回到地球，从出发到返回他带的手表正好显示是1年，根据爱因斯坦的相对论观点，则地球上经过的时间是()A．也是1年B．小于1年C．大于1年D．都有可能12.在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光()A．经太阳时发生了衍射B．可以穿透太阳及其他障碍物C．在太阳引力场作用下发生了弯曲D．经过太阳外的大气层时发生了折射13.如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动．则下列说法中正确的是()A．乙观察到甲身高变高B．甲观察到乙身高变低C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c14.下列说法正确的是()A．空中绕地球运行的卫星的质量比静止在地面上时大得多B．爱因斯坦质能方程E＝mc2中的m是物体静止时的质量C．爱因斯坦指出：对不同的惯性系，物理规律是不一样的D．光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是相同的15.质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的4倍时，其质量为静止质量的几倍()A． 4B． 5C． 6D． 8第Ⅱ卷二、计算题(共3小题,每小题10分,共30分)16.一个以2×108m/s的速度运动的球，半径为a，试分析静止着的人观察球会是什么样的形状？17.假如有一对孪生兄弟A和B，其中B乘坐速度为v＝0.9c的火箭飞往大角星(牧夫座a)，而后又飞回地球．根据A在地球上的观测，大角星离地球有40光年远，这次B往返飞行经历时间为80.8年．如果B在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B回到地球时，他们的年龄各有多大？18.电子静止时质量为9.1×10－31kg，一个电子被电压为106V的电场加速后，其质量为多少？速度为多大？三、填空题(共2小题,每小题5.0分,共10分)19.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，用红光代替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E．在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短20.经过证明，物体运动时的质量m与静止时的质量m0________(填“相同”或“不相同”)，两个质量满足的关系为________．从上式可以看出，当物体的速度很大时(接近光速)，物体的质量明显__________静止时的质量．答案解析1.【答案】B【解析】A.根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A错误；B.根据狭义相对论的钟慢效应可知，在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢，故B正确；C.按照狭义相对论的尺缩效应，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故C错误；D.根据爱因斯坦狭义相对论的相对性假设，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．故选B.2.【答案】A【解析】由于此时电子的动能特别大，其速度接近光速，设该速度为v，因此电子的质量：m＝＝1.25m0电子的动能：E k＝0.25m0c2将电子的静止能量为0.51 MeV代入上式，得：E k＝0.25E0≈0.13 MeV.3.【答案】D【解析】由相对论的结论可知，D正确．4.【答案】A【解析】A.狭义相对论的两个基本假设是：光速不变原理和狭义相对性原理，故A正确；B.狭义相对论公式m＝中，光速是物体速度的极限，不可能达到，故B错误；C.根据相对论，有运动延迟效应和长度缩短效应，故在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，故C错误；D.根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是相同的，故D错误．5.【答案】B【解析】A.根据Δt＝可知，在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变慢了，故A错误；B.可以通过多普勒效应测量运动物体的速度．故B正确．C.微波的频率小于X射线的频率，故C错误；D.如果摆钟变快了，则摆动的周期变小了，根据T＝2π知，可以增大摆长校准摆钟，故D错误．6.【答案】B【解析】两个相对静止的惯性系观测结果相同，其他则不同，故B正确．7.【答案】C【解析】由质能方程ΔE＝Δmc2得：Δm＝＝kg＝4.4×109kg＝4.4×106t，故只有C 选项正确．8.【答案】D【解析】由m＝知，质量与物体的运动速度有关，故D选项不是相对论中的内容．9.【答案】D【解析】相对论的基本概念是：当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动．当房子突然停止运动时，在其中的人是能够感知这一点的；当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉；当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动．但如果房子是在做匀速直线运动，即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动．即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动．所以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．10.【答案】B【解析】根据相对论速度变换公式得：他相对地面的速度u＝＜u′＋v，故A、C、D错误，B正确．11.【答案】C【解析】由于人高速在太空中运动，故他的手表走的要比地球的上低速运行的手表慢一些．故可知，地球的时间一定大于1年．12.【答案】C【解析】根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错．13.【答案】D【解析】因为人的身高是垂直于物体速度方向的，所以没有尺缩效应，即甲、乙观察到对方身高不变，故A、B错误；根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙观察到甲动作变慢；根据爱因斯坦光速不变原理，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D正确，故选D.14.【答案】D【解析】A.由于卫星的速度仍远小于光速，故其质量并不比地面上质量大很多，故A错误；B.静止的物体和运动的物体都具有能量，故B错误；C.爱因斯坦狭义相对论提出：对不同的惯性系，物理规律是相同的，爱因斯坦广义相对论提出：对不同的参考系，物理规律是相同的，故C错误；D.光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的，故D正确．故选D15.【答案】B【解析】E k＝E－E0＝mc2－m0c2E k＝4E0，则m＝5m0.16.【答案】长轴为2a，短轴为1.49a的椭球体【解析】由长度相对公式有l＝l0，v一定，球沿运动方向上的长度成比例地减小，球沿运动方向的最大长度为l＝2a·＝2a·＝1.49a，垂直于球运动方向，球的长度不变为2a.因此静止的人观察球的形状会是长轴为2a，短轴为1.49a的椭球体．17.【答案】A的年龄为100.8岁，B的年龄为55.2岁【解析】设B在飞船惯性系中经历时间为t′根据Δt＝即80.8年＝解得：t′＝35.2年所以B回到地球时的B的年龄为20岁＋35.2岁＝55.2岁，A的年龄为20岁＋80.8岁＝100.8岁．18.【答案】2.69×10－30kg0.94c【解析】E k＝eU＝1.6×10－19×106J＝1.6×10－13J.E k＝mc2－m0c2，m＝＋m0＝kg＋9.1×10－31kg≈2.69×10－30kg.由m＝得，v＝c≈0.94c.19.【答案】ACE【解析】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，故A正确；B.全息照相不是利用全反射，而是利用了激光相干性好的特点，故B错误．C.由Δx＝λ可知用红光代替绿光照射单缝，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水平方向上没有变扁，因为只有在高速运动方向上，长度才会变短，故D错误；E.在真空中传播的电磁波，它的传播速度不变，由v＝λf可知，当它的频率增加时，波长变短，故E正确．20.【答案】不相同，m＝，大于【解析】根据爱因斯坦的理论，设一个物体静止时的质量为m0(又称为静质量)，当它以速度v运动时的质量为m(又称为动质量)，则动质量与静质量及其速度的关系遵循以下规律：m＝(其中c为光速)；在低速(相对光速而言)范围内，物体的动质量与静质量相差甚微，其差值可以忽略不计，因此在低速范围内研究宏观物体的运动情况时，可以认为物体的质量是不变的，是常数．当物体的速度很大时(接近光速)，物体的质量明显大于静止时的质量．。

4．广义相对论简介1．知道相对论速度叠加规律。

2．知道相对论质能关系。

3．初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。

4．关注宇宙学的新进展。

狭义相对论告诉我们，物体运动的极限速度都不可能越过真空中的光速。

在宏观低速运动的条件下，伽利略的速度叠加原理简单有效，但对高速运动的物体及微观高速粒子，速度的叠加原理与传统经典观念矛盾，必须要考虑相对论效应。

考虑相对论效应的情况下速度的叠加是怎样的呢？提示：相对论效应指的是“动尺变短”或“动钟变慢”等。

在高速运动的参考系中，速度的叠加必须考虑这个因素，低速宏观状态下遵守伽利略的速度叠加原理，高速的情况下任何运动的速度不能超过光速。

一、狭义相对论的其他结论1．相对论速度变换公式设车对地的速度为v，人对车的速度为u′，车上人相对于地面的速度为u，(1)经典的时空观：u＝u′＋v。

(2)相对论的速度变换公式为：_______________________________________________。

如果车上人运动方向与车运动方向相同，u′取____值，如果车上人运动方向与车运动方向相反，u′取____值。

(3)结论：光速c是宇宙万物速度的极限，且相对于任何参考系都是不变的。

注意：它只适用于沿同一直线运动物体速度的叠加。

2．相对论质量(1)经典力学：物体的质量是______的，一定的力作用在物体上，产生的加速度也是______的，足够长的时间以后物体就可以达到______速度。

(2)相对论情况下：物体的质量随其速度的增大而增大。

物体以速度v运动时的质量m 与静止时的质量m0的关系式为：____________________。

3．质能方程质能方程：________。

质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系。

思考：有人根据E＝mc2得出结论：质量可以转化为能量、能量可以转化为质量。

这种说法对吗？二、广义相对论简介1．超越狭义相对论的思考爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题：(1)引力问题，万有引力理论无法纳入______________的框架。

第十五章 第三、四节基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1.如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行(如图)，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动( )A ．你的质量在增加B ．你的心脏跳动在慢下来C ．你在变小D ．你永远不能由自身的变化知道你的速度 答案：D2．(福州八县一中2018-2019高二下学期期末联考)以下说法正确的是( ) A ．根据爱因斯坦的相对论，我们之前所学的物理知识、规律都是错误的 B ．爱因斯坦提出的质能方程E ＝mc 2，表明任何物体的能量都与其质量成正比 C ．牛顿力学适用于宏观、低速的物体D ．若在一艘正以光速前进的飞船上，沿着前进方向发出一束激光，则在地面上观测这束激光，它的速度将是光速的两倍答案：C3．设想有一艘飞船以v ＝0.8c 的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c ，从地面上的人看来，物体的速度为( )A ．1.7cB ．0.1cC ．0.99cD ．无法确定答案：C解析：根据相对论速度变换公式：u ＝u′＋v 1＋u′v c 2，得u ＝0.8c ＋0.9c1＋0.8c×0.9c c2＝0.99c ，故选项C 正确。

4．一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是( )A ．如果向东跳得最远，则船向东行驶B ．如果向东跳得最近，则船向东行驶C ．他向各个方向跳的最大距离相同，不能由此判断船行方向D ．他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向 答案：C解析：根据广义相对性原理可判C 选项正确。

5．下列说法中正确的是( )A ．物体的引力使光线弯曲B ．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C ．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D ．广义相对论可以解释引力红移现象 答案：ACD解析：根据广义相对论的几个结论可知，选项A 、C 、D 正确，B 错误。

第十五章相对论简介一、单选题(共10小题,每小题5.0分,共50分)1.下列哪些不是“相对论”的内容()A．狭义相对性原理B．“尺缩效应”C．动钟变慢D．质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关2.关于狭义相对论，下列说法中正确的是()A．宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船上的时钟变慢了B．宇宙飞船高速经过地球附近时，飞船上的人观察飞船上的时钟变慢了C．一根竹竿沿着垂直于竹竿方向高速运动时，竹竿的长度会缩短D．对于确定的物体，无论运动速度有多大，物体的质量都不会改变3.关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是()A．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学的和电磁学的)都是不同的B．有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速C．在地面参考系中，观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生，如果在沿北京——上海方向高速飞行的飞船上观测，他们也是同时诞生的D．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理4.下列说法中正确的是()A．振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零B．电磁波、超声波均可在真空中传播C．可见光在同一玻璃砖中传播时，波长越长、波速越小D．以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c5.已知电子的静止能量为0.511 MeV，若电子的动能为0.25 MeV，则它所增加的质量Δm与静止质量m0的比值近似为()A． 0.1B． 0.2C． 0.5D． 0.96.在经典的时空观中，下列说法错误的是()．A．空间是恒定不变的B．时间是恒定不变的C．任何参考系中测量同一个物体的长度是相同的D．任何观察者测量同一个事件的时间是相同的7.话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光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，则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，在其上时间进程就越慢，生理过程也越慢D．这是神话，科学无法解释8.下列有关相对论的说法中正确的是()A．若物体能量增大，则它的质量减小B．根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都是永恒不变的C．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的D．狭义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，与光源的运动有关9.假想某人做一次高速的太空旅行返回到地球，从出发到返回他带的手表正好显示是1年，根据爱因斯坦的相对论观点，则地球上经过的时间是()A．也是1年B．小于1年C．大于1年D．都有可能10.下列说法中正确的是()A．光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的B．拍摄橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一偏振片增加透射光的强度C．在受迫振动中，驱动力的频率总是等于物体的固有频率D．两列波叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域应交替变化二、多选题11.(多选)下列说法中正确的是()A．电磁波不能产生衍射现象B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长12.(多选)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．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理D．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13.(多选)设某人在以速度为0.5c飞行的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是() A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c三、计算题14.一枚静止时长为30 m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的二分之一呢？15.一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的运动方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．16.在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为10 m．当飞船以0.60c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？四、填空题17.下列说法中正确的是________．A．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的频率有关B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关D．在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同E．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点18.经过证明，物体运动时的质量m与静止时的质量m0________(填“相同”或“不相同”)，两个质量满足的关系为________．从上式可以看出，当物体的速度很大时(接近光速)，物体的质量明显__________静止时的质量．19.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，用红光代替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E．在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短20.设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．21.如果一个人在地面上测量出一根静止杆的长度为L，他将这根杆带到以0.5c速度运动的飞船上，那么他坐在飞船上再测量这根杆的长度，测量值为__________；此时，地面上的人认为这根杆的长度为__________．(可以用根式表示)答案解析1.【答案】D【解析】由m＝知，质量与物体的运动速度有关，故D选项不是相对论中的内容．2.【答案】A【解析】A.根据钟慢效应，宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船是在做高速运动，所以地球上的人观察飞船上的时钟变慢了，故A正确；B.宇宙飞船高速经过地球附近时，飞船的人观察飞船是不运动的，所以飞船上的时钟没有变慢，故B错误；C.观察者沿垂直于杆的方向运动时，观察到的杆的长度没有变化，故C错误；D.根据狭义相对论可知，物体的运动速度越大，则质量越大．故D错误．故选A.3.【答案】D【解析】A.根据相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A错误；B.根据光速不变原理，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故B错误；C.在地面参考系中，观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生，如果在沿北京——上海方向高速飞行的飞船上观测，在上海的婴儿先诞生，故C错误；D.狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理，故D正确．4.【答案】D【解析】A.回复力也不一定就是合外力．举例：在单摆中，单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，并非是重力与绳子拉力的合力，故A错误；电磁波可在真空中传播，但超声波是机械波，不能在真空中传播，故B错误；不同波长的光波在同一介质中传播时，折射率n不同，波长越长，n越小，根据v＝，波速越大，故C错误；根据光速不变原理可知，以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c.故D正确．故选D.5.【答案】C【解析】设电子运动时的速度为v由题意知E0＝m0c2＝0.511 MeV①电子运动时的能量E＝E0＋E k＝0.761 MeV②又因为E＝mc2③m＝④④代入③得E＝＝⑤由④⑤可知＝所以＝＝＝≈0.5，故选项C正确．6.【答案】B【解析】时间是变化的，在经典时空观中时间是均匀地与任何外界事物无关地流逝着的，故B 错．7.【答案】C【解析】根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢，时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的．飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体新陈代谢越缓慢．8.【答案】C【解析】A.根据质能方程E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，能量增加，则质量增加，故A错误；B.根据爱因斯坦的相对论，时间和空间都随速度的变化而变化，故B错误；C.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C正确；D.狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，故D错误，故选C.9.【答案】C【解析】由于人高速在太空中运动，故他的手表走的要比地球的上低速运行的手表慢一些．故可知，地球的时间一定大于1年．10.【答案】A【解析】A.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；B.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片，运用光的干涉，将反射过滤，以增加拍摄的清晰度，但透射光的强度没有增加，故B错误；C.在受迫振动中，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，才能发生共振现象，不是总是相等的，故C错误；D.两列波相叠加产生干涉现象时，振动方向相同的为振动加强区域，振动方向相反的为减弱区域，它们是相互交替出现，不是交替变化，故D错误．11.【答案】BCD【解析】A.电磁波是横波，波都能发生干涉和衍射现象，故A错误；B.手机用电磁波传递信息，人说话是通过声波传播的，故B正确；C.由于波源与接收者的相对位移的改变，而导致接收频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故C正确；D.红外线波长一定大于X射线波长，故D正确；故选B、C、D.12.【答案】ABD【解析】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，A错误；B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B正确；C.交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，C错误；D.为了减少实验误差，测量时间的计时起始位置应为平衡位置，因为摆球经过平衡位置时速度最大，相同的视觉距离误差，引起测量的时间误差最小，故D 正确；故选ABD.13.【答案】CD【解析】光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的．即光在真空中沿任何方向的传播速度也是相同的．故A、B，错误，C、D正确．14.【答案】30m30 m15m【解析】火箭相对于火箭上的人是静止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上测得的火箭长度与静止时相同，为l′＝30 m．如果火箭的速度为v＝3×103m/s，地面观察者测得的火箭长度为l′＝l＝30×m＝30m如果火箭的速度为v＝，地面观察者测得的火箭长度为l′＝l＝30×m＝15m15.【答案】0.817c【解析】已知v＝0.05c，ux′＝0.8c.由相对论速度公式得ux＝＝，代入数据得，ux＝0.817c.16.【答案】10 m80 m【解析】因为长度收缩只发生在运动的方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来高度10 m．设飞船原长为l0，观测到飞船的长度为l，则根据尺缩效应有l＝l0＝100×m＝80 m．所以观测到飞船的高度和长度分别为10 m、80m.17.【答案】BCE【解析】A.简谐运动的物体，其振动能量用振幅来反映，故A错误；B.全息照相的拍摄利用了激光的干涉，可以记录光强、光频、相位，有立体感，故B正确；C.根据狭义相对论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，故C正确；D.在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度是相同的，故D错误；E.医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点，故E正确．故选BCE.18.【答案】不相同，m＝，大于【解析】根据爱因斯坦的理论，设一个物体静止时的质量为m0(又称为静质量)，当它以速度v运动时的质量为m(又称为动质量)，则动质量与静质量及其速度的关系遵循以下规律：m＝(其中c为光速)；在低速(相对光速而言)范围内，物体的动质量与静质量相差甚微，其差值可以忽略不计，因此在低速范围内研究宏观物体的运动情况时，可以认为物体的质量是不变的，是常数．当物体的速度很大时(接近光速)，物体的质量明显大于静止时的质量．19.【答案】ACE【解析】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，故A正确；B.全息照相不是利用全反射，而是利用了激光相干性好的特点，故B错误．C.由Δx＝λ可知用红光代替绿光照射单缝，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水平方向上没有变扁，因为只有在高速运动方向上，长度才会变短，故D错误；E.在真空中传播的电磁波，它的传播速度不变，由v＝λf可知，当它的频率增加时，波长变短，故E正确．20.【答案】k【解析】依据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则其质量等于其静止质量的k倍，再由相对论质量公式m＝得＝.21.【答案】L L【解析】静止杆的实际长度是不会改变的，故他坐在飞船上再测量这根杆的长度，测量值仍为L，但是在地面上的人看来，根据爱因斯坦相对论效应：高二物理人教版选修3-4第十五章相对论简介单元练习题（含答案）L′＝L ＝L11 / 11。

第十五章《相对论简介》单元测试题一、单选题(共15小题)1.关于相对论，以下说法正确的是()A．在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样B．狭义相对论时空观认为时间与运动无关C．狭义相对论时空观认为空间与运动无关D．狭义相对论认为质量是物体本身固有的，与运动无关2.关于狭义相对论，以下说法中正确的是()A．在不同的惯性系中测量，光速是不同的B．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中，时钟会变慢C．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度会变长D．牛顿第二定律在不同的惯性系中有不同的表述方式3.以下说法中正确的是()A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的干涉现象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．某种介质中振源振动的越快，机械波传播得就越快D．运动物体速度可以大于真空中的光速4.下列说法中正确的是()A．振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零B．电磁波、超声波均可在真空中传播C．可见光在同一玻璃砖中传播时，波长越长、波速越小D．以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c5.一固有长度为40 m的飞船中有一时钟，飞船以0.2c的速率飞行．关于地球表面的人观测到的现象，说法正确的是()A．钟走快了B．钟走慢了C．飞船长度等于40 mD．飞船长度大于40 m6.在经典的时空观中，下列说法错误的是()．A．空间是恒定不变的B．时间是恒定不变的C．任何参考系中测量同一个物体的长度是相同的D．任何观察者测量同一个事件的时间是相同的7.在狭义相对论中，下列说法中正确的是()A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B．相对论认为时间和空间是脱离物质而独立存在的，是绝对的C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了8.用相对论的观点判断，下列说法不正确的是()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10 km/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上的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“动钟变慢”和“长度收缩”效果可忽略不计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，长度变短B．洞口为圆形、长度不变C．洞口为椭圆形、长度不变D．洞口为圆形，长度变短10.以下属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．任何介质中光速相同B．时间间隔具有相对性C．空间尺度具有相对性D．一切物理规律都相同11.经典力学不能适用于下列哪些运动()A．以99%倍光速运行的电子束B．火箭的发射C．宇宙飞船绕地球的运动D．“勇气号”宇宙探测器的运动12.下列说法正确的是()A．爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快B．狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式C．在高速运动情况下，经典力学的规律仍然适用D．可以通过力学实验区分均匀引力场和一个做匀加速运动的参考系13.下列说法正确的是()A．雨后天空出现彩虹是光的衍射现象B．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C．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期D．电磁波和机械波一样依赖于介质传播14.下列说法正确的是()A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定产生变化的磁场B．波源与观测者相互靠近时，观测者测得的频率变小C．狭义相对论认为：火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后距离变大了D．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝A sin t，则质点在第1 s末与第5 s末的速度方向不同15.下列说法正确的有()A．光速不变原理是广义相对论的两个基本假设之一B．地面上静止的人观察一根高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．电磁波频率变大排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、γ射线、X射线D．麦克耳孙－莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的二、计算题(共3小题)16.一个以2×108m/s的速度运动的球，半径为a，试分析静止着的人观察球会是什么样的形状？17.长度测量与被测物体相对于观察者的运动情况有关，物体在运动方向上长度会缩短．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度从一观测站的上空飞过．(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？18.一立方体物体静止时的体积为V，质量为m，当该物体沿一条棱以速度v运动时，它的体积变为多少？三、填空题(共3小题)19.1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以狭义相对性原理和__________这两条基本假设为前提的．在相对于地面以0.8c运动的光火箭上的人观测到地面上的生命进程比火箭上的生命进程要________________(填“快”或“慢”)．20.一飞船以速度v沿图示方向飞行，地面观测者测得飞船经过相距为L0的A、B两点经历时间为t1，而飞船驾驶员测量经过A、B两点时间是t2，则有t1__________t2(选填＞，＝，＜)，原因是飞船驾驶员观测到A、B两点距离L____L0(选填“＞”“＝”或“＜”)．21.广义相对论认为，在任何参考系中，物理规律都是________．四、简答题(共3小题)22.静止的μ子的寿命约为t0＝2×10－6s．假设在8 km的高空，由于τ介子的衰变产生一个速度为v ＝0.998c的μ子，试论证此μ子有无可能到达地面．23.设想在人类的将来实现了星际航行，即将火箭发射到邻近的恒星上去，火箭相对于日心－恒星坐标系的速率为v＝0.8c，火箭中静止放置一长度为1.0 m的杆，杆与火箭方向平行，求在日心－恒星坐标系中测得的杆长．24.一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？答案解析1.【答案】A【解析】A.根据光速不变原理知：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样，A正确；B.经典时空观认为时间间隔、空间距离以及物体的质量都是绝对不变的，但根据狭义相对论钟慢效应，狭义相对论时空观认为时间与运动有关，故B错误；C.根据狭义相对论尺缩效应，空间与运动有关，C错误；D.狭义相对论认为速度越大，质量越大，故D错误．2.【答案】B【解析】A.根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A错误；B.根据狭义相对论的钟慢效应可知，在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢，故B正确；C.按照狭义相对论的尺缩效应，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故C错误；D.根据爱因斯坦狭义相对论的相对性假设，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．故选B.3.【答案】A【解析】A.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，是由于膜上下表面反射回的光相遇发生干涉形成的，这是光的干涉现象，故A正确；B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验加以证实，故B错误；C.机械波的传播速度和介质的振动快慢无关，故C错误；D.运动物体速度不能大于真空中的光速，故D错误．4.【答案】D【解析】A.回复力也不一定就是合外力．举例：在单摆中，单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，并非是重力与绳子拉力的合力，故A错误；电磁波可在真空中传播，但超声波是机械波，不能在真空中传播，故B错误；不同波长的光波在同一介质中传播时，折射率n不同，波长越长，n越小，根据v＝，波速越大，故C错误；根据光速不变原理可知，以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c.故D正确．故选D.5.【答案】B【解析】飞船以0.2c的速率飞行时，根据相对论钟慢效应可知地球表面的人观测到钟走慢了；根据尺缩效应可知飞船长度小于40 m，故A、C、D错误，B正确．6.【答案】B【解析】时间是变化的，在经典时空观中时间是均匀地与任何外界事物无关地流逝着的，故B错．7.【答案】A【解析】一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故A正确；相对论认为时间和空间是脱离物质而独立存在的，是相对的，故B错误；根据狭义相对论可知，一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中不是同时发生，故C错误；地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，故D错误．8.【答案】A【解析】按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由Δt＝可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对观察者静止，时钟准确，B正确；由l＝l0可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人沿运动方向长度都减小，C正确；当v≪c时，“动钟变慢”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D也正确．9.【答案】D【解析】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故观察到隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形．10.【答案】D【解析】爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：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；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；因此：物理规律在所有的惯性系中都具有相同的形式．在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变的，都为c＝3.0×108m/s，故D正确，A、B、C 错误．11.【答案】A【解析】A.微观粒子不适用于经典力学，特别是以99%倍光速运行的电子束，故A符合题意；B.火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速运动，经典力学能适用．故选A.12.【答案】B【解析】狭义相对论认为运动的时钟变慢，故A项错．狭义相对论认为所有惯性系是等价的，一切物理规律在惯性系中都有相同的形式，故B项正确；在高速运动情况下，经典力学的规律不再适用，故C项错；一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等效，不能通过力学实验来区分，故D项错．13.【答案】B【解析】A.雨后天空出现的彩虹是光的色散现象，故A错误；B.根据相对论的知识可知，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，故B正确；C.横波传播过程中，质点在平衡位置上下振动，不发生横向移动，故C错误；D.电磁波的传播不需要介质，故D错误．故选B 14.【答案】D【解析】A.根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生磁场，只有非均匀变化的电场周围才产生变化的磁场．在变化的磁场周围一定产生电场，只有非均匀变化的磁场周围才产生变化的电场，故A错误；B.波源与观测者相互靠近时，观测者测得的频率变大，故B错误；C.根据狭义相对论可知，火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后距离变小，故C错误；D.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝A sin t，与简谐振动的方程：x＝A sinωt比较可知，其角速度为，周期：T＝＝＝8 s，则质点在第1 s末与第5 s末时间差半个周期，所以它们的速度方向相反，故D正确．故选D.15.【答案】D【解析】A.光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A错误；B.地面上静止的人观察一根高速运动的杆，沿着运动方向的长度总比杆静止时的长度短，故B错误；C.电磁波频率变大排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故C错误；D.爱因斯坦建立狭义相对论所依据的一个基本假设就是光速不变原理，还有一个是狭义相对性原理．故D正确．16.【答案】长轴为2a，短轴为1.49a的椭球体【解析】由长度相对公式有l＝l0，v一定，球沿运动方向上的长度成比例地减小，球沿运动方向的最大长度为l＝2a·＝2a·＝1.49a，垂直于球运动方向，球的长度不变为2a.因此静止的人观察球的形状会是长轴为2a，短轴为1.49a的椭球体．17.【答案】(1)2.25×10－7s(2)3.75×10－7s【解析】(1)观测站测得船身的长度为：L＝L0＝90×m＝54 m，通过观测站的时间间隔为：Δt＝＝＝2.25×10－7s.(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为：Δt′＝＝＝3.75×10－7s.18.【答案】V【解析】根据狭义相对论的尺缩效应公式得x＝x0由静止观察者测得立方体的长、宽、高分别为x＝x0，y＝y0，z＝z0，相应的体积为V′＝xyz＝x0y0z0＝V.19.【答案】光速不变原理慢【解析】狭义相对论是以狭义相对性原理和光速不变原理为依据的．根据狭义相对论的运动延迟效应，相对于地面以0.8c运动的光火箭上的人观测到地面上的生命进程比火箭上的生命进程要慢．20.【答案】＞＜【解析】根据相对论长度公式：L＝L0，可知，飞船驾驶员观测到A，B两点距离小于地面上人观测的距离，即L＜L0；根据位移与速度的比值即为时间，则有t1＝，而飞船驾驶员测量经过A，B两点时间是t2＝；因此有t1＞t2.21.【答案】相同的【解析】狭义相对论认为，所有物理规律在惯性系中都是平等的，突出了惯性系特殊的地位．而广义相对论把这种思想更推广一些，认为不只是惯性系，所有参考系，物理规律都应该一样．22.【答案】μ子有可能到达地面【解析】以地球为参考系，μ子的寿命为：t＝≈31.5×10－6s所以x＝v·t＝9.43 km＞8 km，因此μ子有可能到达地面．23.【答案】在日心－恒星坐标系中测得的杆长是0.6 m【解析】由狭义相对论的长度收缩效应：L＝L0＝0.6 m24.【答案】总能量E中已经计入了物体的动能．【解析】总能量E＝E0＋E k，E0为静质能，E0＝m0c2，E k为动能，E＝E0＋E k＝mc2.。

人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共14题；共35分)1. （3分）下列说法正确的是（）A . 当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长B . 在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度C . 爱因斯坦由狭义相对论预言了引力波的存在D . a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断同一介质对a光的折射率比b光大E . 电磁波是横波，可以观察到其偏振现象2. （3分）下列物体的运动服从经典力学规律的是（）A . 自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B . 发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动C . 物体运动的速率接近真空中的光速D . 能量的不连续现象3. （3分） (2017高二下·绥棱期中) 下列叙述中正确的有（）A . 在不同的惯性参考系中，光在真空中的速度都是相同的B . 两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化C . 光的偏振现象说明光波是纵波D . 当观察者向波源靠近时，接收到的波的频率增大，但波源自身的频率不变4. （2分）下列几种说法：a所有惯性系统对物理基本规律都是等价的.b在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关.c在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同.关于上述说法（）A . 只有ab是正确的B . 只有ac是正确的C . 只有bc是正确的D . 三种说法都是正确的5. （2分）下列说法中不正确的是（）A . 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，这是经典物理学家的观点B . 一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C . 一根杆的长度静止时为l0 ，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0D . 如果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6. （3分）(2016·新乡模拟) 1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，给物理科学带来了巨大的进步．根据狭义相对论的理论，下列说法中正确的是（）A . 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B . 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C . 根据狭义相对论可知，同时是绝对的D . 根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的E . 根据狭义相对论可知，在相对地面以速度v高速运动的火车上，当人以相对火车速度u′沿火车前进的方向运动时，则该人相对地面的速度为u=u′+v7. （2分）(2016·江苏模拟) 下列说法中正确的是（）A . 振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零B . 电磁波、超声波均可在真空中传播C . 可见光在同一玻璃砖中传播时，波长越长、波速越小D . 以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c8. （3分）对于公式m＝，下列说法中正确的是（）A . 公式中的m0是物体以速度v运动时的质量B . 当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0 ，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C . 当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动D . 通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化9. （2分）惯性系s中有一边长为l的正方形，从相对s系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是图中的（）A .B .C .D .10. （2分）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 ,下列说法中不正确的是（）A . 表明物体具有的能量与其质量成正比B . 根据可以计算核反应中释放的核能C . 一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D . E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能11. （3分）根据爱因斯坦的质能方程，可以说明（）A . 任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B . 太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C . 虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不会改变的D . 若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大12. （2分）回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是（）A . 加速器功率有限，不能提供足够大的能量B . 加速器内无法产生磁感强度足够大的磁场C . 加速器内无法产生电场强度足够大的电场D . 速度增大使粒子质量增大，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速13. （3分）如图所示,你站在水平木杆AB的中央附近,并且看到木杆落在地面上时是两端同时着地的,所以,你认为这根木杆是平着落到了地面上;若此时飞飞正以接近光速的速度从你前面掠过,她看到B端比A端先落地,因而她认为木杆是向右倾斜着落地的。

人教版选修3－4第十五章相对论简介单元测试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列选项是物理学中的理想化模型的有（）A．平行四边形定则B．电动势C．点电荷D．光电效应2．下列物理量中全部是矢量的是( )A．位移、速度、平均速度、时间B．速度、路程、平均速度、速率C．位移、速度、加速度、瞬时速度D．速度、加速度、路程、平均速率3．在电场中某点，当放入正电荷时，受到的静电力方向向右；当放入负电荷时，受到的静电力方向向左，则下列说法中正确的是（）A．当放入正电荷时，该点场强方向向右；当放入负电荷时，该点的场强方向向左B．该点的场强方向向右C．该点的场强方向向左D．该点场强方向可能向右，也可能向左4．下列说法中正确的是( )A．条形磁铁的磁感线总是从磁铁的N极出发，终止于磁铁的S极B．只受电场力的作用，带电粒子在电场中也可以做匀速圆周运动C．运动的带电粒子进入磁场一定会受到磁场力的作用D．通电直导线在磁场某处所受安培力的方向即为该点磁场的方向5．在行驶汽车上的乘客，看到道路两旁的树木不断向后退，这是因为乘客选择的参考系是（）A．所乘坐的汽车B．地面上的建筑物C．道路旁的树木D．路边站着的人6．下列运动的研究对象中，能看成质点的是（）A．研究跳水运动员入水时减小水花的方法B．研究10 000米长跑时运动员的速度C．研究火车进站时的速度和停靠位置D．研究体操运动员的优美舞姿7．下列各选项中，不属于狭义相对论内容的是（）A．光子的能量与光的频率成正比B．物体的质量随着其运动速度的增大而增大C．在不同的惯性参考系中，时间间隔具有相对性D．在不同的惯性参考系中，长度具有相对性8．下列说法中不正确的是( )A．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，这是经典物理学家的观点B．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C．一根杆的长度静止时为0l，不管杆如何运动，杆的长度均小于0lD．如果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9．爱因斯坦是近代最著名的物理学家之一，曾提出许多重要理论，为物理学的发展做出过卓越贡献，下列选项中不是他提出的理论是（）A．物质波理论B．相对性原理C．光速不变原理D．质能关系式10．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（）A．边长为3m的正方形B．长为3m、高为1.8m的长方形C．长为5m、高为1.8m的长方形D．长轴为3m、短轴为1.8m的椭圆形11．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为()A．1.7c B．0.1cC．0.99c D．无法确定12．以下有关波动和相对论内容的若干叙述正确的是()A．单摆的摆球振动到平衡位置时，所受的合外力为零B．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C．波在传播的过程中，介质质点将沿波传播的方向做匀速运动D．两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化13．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．14．某物体的速度使其质量增加10%，则此物体在其运动方向上缩短了( )A．10% B．90%C．10/11 D．1/1115．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16．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h．若将小球A换为质量为3m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g，不计空气阻力) ()A BC D17．在地面上以速率v 1竖直向上抛出一个物体，物体落地时的速率为v 2，若物体所受空气阻力的大小与其速率成正比，则物体在空中运动的时间( )A ．12v v t g +=B ．122v v t g -=C ．12v v t g +<D ．12v v t g-< 18．如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA 固定不动，绳OB 在竖直面内转动，物块保持静止。

自我小测
1下列说法正确的是()
A．力学规律在任何参考系中都是相同的
B．在所有惯性系中力学规律都是相同的
C．在高速运动情况下，惯性系中的物理规律也不一定相同
D．牛顿运动定律在非惯性系中不变
2设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是()
A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
3下列说法正确的是()
A．经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题
B．狭义相对论阐述的是物体在以接近光的速度运动时所遵从的规律
C．经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例
D．相对论否定了经典物理学
4狭义相对论的两个基本假设是：(1)____________、(2)____________________。

5如图所示，升降机以加速度a1匀加速上升，其中的人用力上提一个质量为m的物体，他观察到物体相对于车厢上升的加速度为a2，则他对物体m的拉力大小为__________。

参考答案
1答案：B
2答案：CD
3答案：ABC
4答案：(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是
相同的(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的5答案：m(g＋a1＋a2)。

人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习（I）卷（新版）姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共14题；共35分)1. （3分）一个物体静止时质量为，能量为；速度为时，质量为，能量为，动能为，下列说法正确的是（）A . 物体速度为时能量B . 物体速度为时动能C . 物体速度为时动能D . 物体速度为时动能2. （3分）下列关于经典力学的时空观说法正确的是（）A . 经典力学的时空观中,同时是绝对的,即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件,对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的B . 在经典力学的时空观中,空间间隔是绝对的,即任何事件(或物体的运动)所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系的选取无关C . 在经典力学的时空观中,时间间隔是绝对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点距离是绝对的不变的量值,而与参考系选取有关D . 经典力学的时空观就是一个绝对的时空观,时间与空间、物体的运动无关3. （3分）(2016·新乡模拟) 1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，给物理科学带来了巨大的进步．根据狭义相对论的理论，下列说法中正确的是（）A . 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B . 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C . 根据狭义相对论可知，同时是绝对的D . 根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的E . 根据狭义相对论可知，在相对地面以速度v高速运动的火车上，当人以相对火车速度u′沿火车前进的方向运动时，则该人相对地面的速度为u=u′+v4. （2分） (2020高二下·眉山期末) 下列说法正确的是（）A . 产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化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 . 相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的D . 机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都能在真空中传播5. （2分）有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是（）A . 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了B . 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了C . 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了D . 在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了6. （3分）在一列相对于地面的速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度叠加公式，下列说法正确的是（）A . 人相对于地面的速度小于人的速度和火车的速度之和B . 人相对于地面的速度大于人的速度和火车的速度之和C . 只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速D . 不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速7. （2分） (2019高一下·兴庆期中) 下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是（）A . 经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B . 相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C . 相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系D . 经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例8. （3分）(2019·荆门模拟) 下列说法中正确的有（）A . 2008年5月12日14时28分，四川汶川县发生8.0级强烈地震，造成重大人员财产损失，地震波是机械波，地震波中既有横波也有纵波B . 太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的衍射原理C . 相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的D . 医院里用于检测的“彩超”的原理是：向病人体内发射超声波，经血液反射后被接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速．这一技术应用了多普勒效应9. （2分）在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观察，结果是（）A . 一定同时B . 可能同时C . 不可能同时，但可能同地D . 不可能同时，也不可能同地10. （2分）通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的有（）A . 停在地面上的汽车B . 绕地球做匀速圆周运动的飞船C . 在大海上匀速直线航行的轮船D . 以较大速度匀速运动的磁悬浮列车11. （3分）对于公式m＝，下列说法中正确的是（）A . 公式中的m0是物体以速度v运动时的质量B . 当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0 ，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C . 当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动D . 通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化12. （2分）假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺,同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的相同的尺,则下列说法正确的是（）A . 甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大B . 甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C . 乙看到甲手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大D . 乙看到甲手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同13. （3分）(2020·江苏模拟) 下列说法正确的是（）A . 真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B . 质点做简谐运动时，若位移为负值，加速度一定为正值，速度一定也为正值C . 不同色光通过三棱镜，频率越大，折射率越小，偏折角度就越小D . 医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点14. （2分）回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是（）A . 加速器功率有限，不能提供足够大的能量B . 加速器内无法产生磁感强度足够大的磁场C . 加速器内无法产生电场强度足够大的电场D . 速度增大使粒子质量增大，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速二、填空题 (共4题；共11分)15. （2分）设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍.则粒子运动时的质量等于其静上质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍.16. （1分）太阳的辐射能来自其内部的核聚变反应，太阳每秒向周围空间辐射出的能量约为5×1026 J，由于这个原因，太阳每秒都减少质量.把这个质量同太阳目前的质量2×1030 kg做比较是________倍.17. （2分）“世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关．根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系如图．由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8c（c为光速）时，米尺长度大约是________m．在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度________。

本套资源目录2019_2020学年高中物理第十五章1相对论的诞生练习含解析新人教版选修3_42019_2020学年高中物理第十五章2时间和空间的相对性练习含解析新人教版选修3_42019_2020学年高中物理第十五章3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介练习含解析新人教版选修3_42019_2020学年高中物理第十五章检测含解析新人教版选修3_41.相对论的诞生基础巩固1以下说法正确的是()A.经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的B.经典物理规律也适用于高速运动的物体C.力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的D.力学规律在任何惯性系里都是等价的解析：在所有惯性系中,一切力学规律都是等价的,故D正确,C错误;经典物理规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似,所以经典物理规律只适用于低速运动的物体,而经典物理中的速度合成公式也只适用于低速情况,故A、B均错误。

答案：D2关于狭义相对论的两个假设,下列说法正确的是()A.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的B.在不同的惯性参考系中,力学规律都一样,电磁规律不一样C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的解析：根据狭义相对论的两个基本假设,选项A、C正确。

答案：AC3下列关于光速的说法正确的是()A.光速是速度的极限值B.在不同的惯性参考系中,光速是相同的C.在与光同向运动的惯性参考系中光速变小D.在与光反向运动的惯性参考系中光速变大解析：光速极限是从相对论中得到的结论,但狭义相对论也是两个假设,还没证明,但目前很准确,所以我们认为它是对的。

答案：AB4关于经典力学的时空观与相对论的时空观,下列说法正确的是()A.在经典力学的时空观中,同时是绝对的,即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件,对另一个参考系中的观察者来说也是同时的B.在相对论的时空观中,时间间隔是绝对的,即任何事件(或物体运动)所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系的选取无关C.在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点的距离是绝对不变的量值,而与参考系的选取无关D.相对论的时空观就是一个绝对的时空观,时间与空间物体的运动无关解析：在经典力学的时空观中,同时是绝对的,选项A对;在相对论的时空观中,时间间隔是相对的,选项B错误;在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,选项C对;相对论的时空观是一个相对的时空观,选项D错误。