第15章 相对论简介 单元综合试题及答案1.pptx

2011年高考高三单元测试相对论时间：90分钟，总分100分学号：______ 成绩：一、选择题〔此题共10小题，每一小题4分，共40分．在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分〕1．在狭义相对论中，如下哪些说法是正确的〔〕〔1〕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〔2〕质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对状态而改变的〔3〕惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的一样的时钟走得慢些。

〔〕A．〔1〕〔3〕是正确的 B．〔1〕〔2〕是正确的C．〔1〕〔2〕〔3〕是正确的 D．〔2〕〔3〕是正确的2．关于质量和长度如下说法中正确的答案是 ( )A．物体的质量与位置、运动状态无任何关系，是物质本身属性B．物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计C．物体的长度与运动状态无关，是物质本身的属性D．物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计3．用相对论的观点判断如下说法是否正确〔〕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10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的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4．1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条根本假设为前提的，这两条根本假设是〔〕A、同时的绝对性与同时的相对性B、运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C、时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D、相对性原理与光速不变原理5．如下说法中正确的答案是〔〕A. 伽利略相对性原理指出：对于力学规律来说，一切惯性系都是等价的B. 狭义相对论的两个假设是爱因斯坦相对性原理和光速不变原理C. 爱因斯坦相对性原理指在所有做匀速直线运动的参考系中物理规律都是一样的D. 广义相对论的两条原理是广义相对性原理和等效原理6．关于爱因斯坦质能方程如下说法中正确的答案是〔〕A. E=mc2中的E是物体以光速c运动的动能B. E=mc2是物体的核能C. E=mc2是物体各种形式能的总和D. 由ΔE=Δmc2，在核反响中，亏损的质量Δm以能量ΔE的形式释放出来7．如下说法正确的答案是〔〕A ．地面上静止的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小B ．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不一样的C ．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在靠近我们而来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短了，火箭上的时间进程变慢了；火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化8． 一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，假设都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进展测量，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9．世界上有各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟。

1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性(30分钟)1.根据伽利略相对性原理,可以得到下列哪项结论()A.力学规律在任何惯性系中都是相同的B.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同C.在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否做匀速直线运动D.在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系是否做匀速直线运动答案：AC2.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.以上说法全错答案：A3.下列关于经典力学的时空观与相对论时空观的说法正确的是()A.相对论时空观中,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,时间间隔是绝对的,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.在相对论时空观中,空间距离是相对的,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、物体的运动无关解析：经典的时空观认为,时间、空间均是绝对的,与物体的运动状态无关。

同时也是绝对的,即在一个参考系中同时发生的两个事件,在不同参考系中观察也是同时发生的。

相对论的时空观认为,时间、空间均是相对的,与物体的运动状态有关。

同时也是相对的。

4.判断下面说法正确的是()A.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向前发出的光,对地速度一定比c大B.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向后发出的光,对地速度一定比c小C.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上沿垂直于速度方向发出的光对地速度为cD.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向任一方向发出的光对地速度都为c解析：光速不变原理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项错误,C、D项正确。

第十五章 相对论简介 章末综合检测(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1．首先从理论上预见电磁波的存在和第一次用实验证实电磁波存在的科学家是( )A ．牛顿、法拉第B ．焦耳、奥斯特C ．爱因斯坦、普朗克D ．麦克斯韦、赫兹答案：D2．关于电磁波的应用，下列说法符合实际的是( )A ．医院里常用X 射线对病房和手术室进行消毒B ．医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒C ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D ．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 答案：BD 3.图15－1如图15－1所示为LC 回路中电流随时间变化的图象，规定回路中顺时针电流方向为正．在t ＝34T 时，对应的电路是图15－2中的( )图15－2 答案：B4．“红外夜视仪”在夜间也能看清黑暗中的物体，主要是因为( )A ．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B ．一切物体均在不停地辐射红外线C ．一切高温物体均在不停地辐射红外线D ．“红外夜视仪”发射出γ射线，被视物体受到激发而放出红外线解析：选B.所有物体都发射红外线，因而红外夜视仪可以看清黑暗中的物体．5．(2011年苏州高二检测)关于时间间隔的相对性，火车在高速前进时，下列说法中正确的是( )A ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得快一些B ．在火车里的人观察到地面上的时钟比火车内的时钟走得慢一些C ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得快一些D ．在地面上的人观察到火车里的时钟比地面上的时钟走得慢一些答案：BD6．一个物体静止时质量为m 0，能量为E 0；速度为v 时，质量为m ，能量为E ，动能为E k ，下列说法正确的是( )A ．物体速度为v 时能量E ＝mc 2B ．物体速度为v 时动能E k ＝12mc 2 C ．物体速度为v 时动能E k ＝12m v 2 D ．物体速度为v 时动能E k ＝(m －m 0)c 2解析：选AD.根据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E 0表示物体静止时的能量，m 0表示物体静止时的质量，如果速度为v 时的质量为m ，则速度为v 时物体的能量为mc 2，则此时物体的动能为E k ＝mc 2－m 0c 2，故选项A 、D 正确，B 、C 错误．7．根据爱因斯坦质能方程，以下说法错误的是( )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，但它的总质量是不可改变的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 解析：选C.根据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误．若地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将不断增大，D 正确．8.图15－3如图15－3所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A 、B 、C 三个时钟，下列说法正确的是( )A ．A 时钟走得最慢，B 时钟走得最快B ．A 时钟走得最慢，C 时钟走得最快C ．C 时钟走得最慢，A 时钟走得最快D ．B 时钟走得最慢，A 时钟走得最快解析：选C.A 、B 、C 在同一转盘上，它们的角速度相同，由v ＝r ·ω可知r 越大，线速度v 越大．由Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2可知，v 越大，Δt 越大，也就是说钟走得越慢．从图中可以看出，A 时钟的线速度最小，C 时钟的线速度最大，故A 时钟走得最快，C 时钟走得最慢．9.图15－4如图15－4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，你认为正确的是( )A ．内部也是漆黑一片，没有任何光B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C ．内部应该是很亮的D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去答案：BCD10．一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 ．都不增加解析：选B.物体质量的增大只发生在给它不断输入能量而使速度增大的时候，水平速度的增大是由本身提供能量，则物体质量不增加，即m ＝m 0/1－⎝⎛⎭⎫v c 2与E ＝mc 2是统一的，故B 正确，A 、C 、D 错误．11．一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，长度变短解析：选D.在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.12．在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是( )A ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B ．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C ．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D ．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了解析：选BCD.因为表达式l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2和Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2，可知l ＜l 0和Δt ＞Δτ，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物体的长度越短，物理过程所经历的时间越长．故B 、C 、D 正确．二、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)某雷达站发射的电磁波频率与发射器中LC 振荡电路的频率相等，在该发射器的LC 振荡电路中，线圈的电感L 可以从0.4 mH 变到0.01 H ，电容器的电容C 可以从0.36 pF 变到1 μF ，那么，振荡电路的最大频率和最小频率各为多少？解析：频率最大时，电容和电感都应最小，则：f max ＝12πL 1C 1＝12π0.4×10－3×0.36×10－12 Hz ＝1.3×107 Hz 频率最小时，电容和电感都应最大，则f min ＝12πL 2C 2＝12π0.01×1×10－6 Hz ＝1.6×103 Hz.答案：1.3×107 Hz 1.6×103 Hz 14.图15－5(10分)如图15－5所示振荡电路中，线圈自感系数L ＝0.5 H ，电容器电容C ＝2 μF.现使电容器带电，从接通开关S 时刻算起：(1)当t ＝3.0×10－2 s 时，电路中电流方向如何？(2)经过多长时间，线圈中的磁场能第一次达到最大？解析：(1)LC 回路振荡的周期：T ＝2πLC ＝2π0.5×2×10－6 s ＝6.28×10－3 s当t ＝3.0×10－2 s 时，t ＝4.78T ，即434T <t <5T ， 此时电容器正处于正向充电阶段，所以电流顺时针．(2)当接通开关S 时，电容器开始放电，当电场能完全转化为磁场能时，磁场能第一次达到最大，此时t ＝T 4＝1.57×10－3 s. 答案：(1)顺时针 (2)1.57×10－3 s15．(10分)静止的μ子的寿命约为t 0＝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．解析：以地球为参考系，μ子的寿命为：t ＝t 01－v 2c2＝31.6×10－6s 所以x ＝v ·t ＝9.46 km ＞8 km此μ子有可能到达地面．答案：见解析16．(10分)如果将电子由静止加速到速率为0.10c ，需对它做多少功？如果将电子由速率为0.80c 加速到0.90c ，又需对它做多少功？解析：由相对论的动能表达式和质速关系可得当电子速率从v 1增加到v 2时，电子动能的增量为ΔE k ＝E k2－E k1＝(m 2c 2－m 0c 2)－(m 1c 2－m 0c 2)＝m 0c 2(11－v 22c 2－11－v 21c2)， 根据动能定理，当v 1＝0，v 2＝0.10c 时，外力所做的功为W ＝ΔE k ＝2.58×103 eV当v 1＝0.80c ，v 2＝0.90c 时，外力所做的功为W ′＝ΔE k ′＝3.21×105 eV .答案：2.58×103 eV 3.21×105 eV。

第十五章相对论简介一、选择题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．在所有惯性系中物理规律都是相同的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．下列说法正确的是( ) A．物理的基本规律在所有惯性系中都是等价的B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动都无关C．在任何惯性系中，光在真空中沿任意方向的传播速度都相同D．以上说法均不正确3．有甲、乙两人，甲以5m/s的速度、乙以3m/s的速度都向东直线行走，则甲相对于乙的速度大小为( )A．3m/s B．5m/s C．2m/s D．8m/s4．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1.5cB．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c5．甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是( )A．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度大D．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小6．下列属于广义相对论结论的是( ) A．尺缩效应B．时间变慢C．光线在引力场中弯曲D．物体运动时的质量比静止时大大二、填空题7．一长杆在车厢中静止，杆与车厢前进的方向平行，在车厢中测得杆长为1m，若车厢以0.6c的速率行驶，则在地面上测得的杆长为____________8．相对论是由物理学家_____________提出的，他还有个关于质量和能量的方程：_____________。

9．经典力学中认为时间和空间是____________的，而相对论认为时间和空间是____________的。

高考物理近代物理知识点之相对论简介单元汇编及答案(1)一、选择题1．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2．下列说法正确的是________．A．物体做受迫振动时，振幅与物体本身无关B．光纤通信是激光和光导纤维相结合实现的C．火车以接近光速通过站台时车上乘客观察到站台上的旅客变矮D．全息照相技术是光的衍射原理的具体应用3．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（）A．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-vD．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光4．以下说法正确的是（）A．核裂变与核聚变都伴有质量亏损，亏损的质量转化成能量B． 射线和光电效应中逸出的电子都是原子核衰变产生的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、观察者间的相对运动没有关系D．原子核所含核子单独存在时的总质量不小于该原子核的质量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．奥斯特发现了申磁感应现象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．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7．为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度( )．A．6.0×108m/s B．3.0×108m/sC．2.6×108m/s D．1.5×108m/s8．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．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10．关于相对论效应，下列说法中正确的是（）A．我们观察不到高速飞行火箭的相对论效应，是因为火箭的体积太大B．我们观察不到机械波的相对论效应，是因为机械波的波速近似等于光速C．我们能发现微观粒子的相对论效应，是因为微观粒子的体积很小D．我们能发现电磁波的相对论效应，因为真空中电磁波的波速是光速11．下列说法正确的是A．爱因斯坦建立了相对论B．开普勒发现万有引力定律C．牛顿测出了万有引力常量D．卡文迪许发现行星运动三大定律12．下列说法正确的是（）A．可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干B．根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波C．光的偏振现象证明了光是一种纵波D．火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了13．建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家和创立相对论的科学家分别是()A．麦克斯韦法拉第B．麦克斯韦爱因斯坦C．赫兹爱因斯坦D．法拉第麦克斯韦14．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象，下列说法正确的是（）A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了B．地面上的人现察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了D．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了15．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16．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17．一个质量为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18．在高速公路上行驶的质量为M的小轿车，关于它的质量下列说法正确的是（）A．大于M B．小于M C．等于M D．质量为零19．一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20．下列对光学现象的认识正确的是（）A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象B．狭义相对论说，在任意惯性参考系里，一切力学规律都是相同的C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高21．下列说法正确的有（）A．单摆的周期与振幅无关，仅与当地的重力加速度有关B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关C．在干涉现象中，振动加强点的位移一定比减弱点的位移大D．声源与观察者相互靠近，观察者接收的频率大于声源的频率22．一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（）A．30m B．15m C．34m D．26m23．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。

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。

第十五章狭义相对论基础一、基本要求1. 理解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。

2. 了解洛仑兹变换及其与伽利略变换的关系；掌握狭义相对论中同时的相对性，以及长度收缩和时间膨胀的概念，并能正确进行计算。

3. 了解相对论时空观与绝对时空观的根本区别。

4. 理解狭义相对论中质量和速度的关系，质量和动量、动能和能量的关系，并能分析计算一些简单问题。

二、基本内容1.牛顿时空观牛顿力学的时空观认为，物体运动虽然在时间和空间中进行，但时间的流逝和空间的性质与物体的运动彼此没有任何联系。

按牛顿的说法是“绝对空间，就其本性而言，与外界任何事物无关，而永远是相同的和不动的。

”，“绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀地与任何外界对象无关地流逝着。

”以上就构成了牛顿的绝对时空观，即长度和时间的测量与参照系无关。

2．力学相对性原理所有惯性系中力学规律都相同，这就是力学相对性原理（也称伽利略相对性原理）。

力学相对性原理也可表述为：在一惯性系中不可能通过力学实验来确定该惯性系相对于其他惯性系的运动。

3. 狭义相对论的两条基本原理（1）爱因斯坦相对性原理：物理规律对所有惯性系都是一样的，不存在任何一个特殊的（例如“绝对静止”的）惯性系。

爱因斯坦相对论原理是伽利略相对性原理（或力学相对性原理）的推广，它使相对性原理不仅适用于力学现象，而且适用于所有物理现象。

（2）光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空中的速度都相等。

光速不变原理是当时的重大发现，它直接否定了伽利略变换。

按伽利略变换，光速是与观察者和光源之间的相对运动有关的。

这一原理是非常重要的。

没有光速不变原理，则爱因斯坦相对性原理也就不成立了。

这两条基本原理表示了狭义相对论的时空观。

4. 洛仑兹变换()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧--='='='--='2222211c u xc u t t z z y y c u ut x x （K 系->'K 系）()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧-'+'='='=-'+'=2222211c u x c u t t z z y y c u t u x x （K 系->'K 系） 令u c β=，γ=①当0→β，γ=1得ut x x -='，,',','t t z z y y ===洛仑兹变换就变成伽利略变换。

第十五章《相对论简介》单元测试题一．选择题1、宇宙飞船相对于地面以速度v作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过∆t(飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为( ).(c 表示真空中光速)(A) c·∆t(B) v·∆t(C)/c t∆⋅(D) 2)/(1ctc v-⋅⋅∆解答：[A].飞船的固有长度为飞船上的宇航员测得的长度，即为c·∆t。

2、在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s，则乙相对于甲的运动速度是(c表示真空中光速)(A) (4/5) c．(B) (3/5) c．(C) (2/5) c．(D) (1/5) c．解答：[B].22315tvt v cc t∆⎛⎫⎛⎫∆=⇒=-⇒==⎪ ⎪∆⎝⎭⎝⎭3、K系与K＇系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K＇系相对于K系沿Ox轴正方向匀速运动．一根刚性尺静止在K＇系中，与O'x'轴成30°角．今在K系中观测得该尺与Ox轴成45°角，则K＇系相对于K系的速度是：(A) (2/3)c．(B) (1/3)c．(C) (2/3)1/2c．(D) (1/3)1/2c．解答：[C].K＇系中：00'cos30;'sin30x yl l l l︒︒==K系中：()2'tan45'1/1/3x x y yl l l l v c v===⇒-=⇒=二．填空题7、一门宽为a．今有一固有长度为l0 (l0 > a )的水平细杆，在门外贴近门的平面内沿其长度方向匀速运动．若站在门外的观察者认为此杆的两端可同时被拉进此门，则该杆相对于门的运动速率u至少为_______．解答：[].门外的观察者测得杆的长度'l l a u=≤⇒≥8、(1) 在速度=v____________情况下粒子的动量等于非相对论动量的两倍．(2) 在速度=v____________情况下粒子的动能等于它的静止能量．解答：].(1)0022p mv m v m m v==⇒==⇒=(2)222000222kE mc m c m c m m v=-=⇒==⇒=三．计算题10、两只飞船相向运动，它们相对地面的速率是v．在飞船A中有一边长为a的正方形，飞船A沿正方形的一条边飞行，问飞船B中的观察者测得该图形的周长是多少？解答：222222222()22'()1/1'/224/()v v v vcuv v c c vvcu c C a ac c vβ--===-++-==+=+；12、在惯性系中，有两个静止质量都是m0的粒子A和B，它们以相同的速率v相向运动，碰撞后合成为一个粒子，求这个粒子的静止质量m'．解答：由动量守恒知：碰后形成的粒子静止。