高考物理近代物理知识点之相对论简介技巧及练习题

高考物理近代物理知识点之相对论简介技巧及练习题一、选择题1．一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c2．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3．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程在以下叙述中，正确的说法是A．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星B．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学D．开普勒经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点4．下列说法不正确的是（）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干涉B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象C．光的偏振现象证实了光是横波。D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的5．已知电子的静止能量为，若电子的动能为，则它所增加的质量与静止质量的比值近似为（）A．0.1 B．0.2C．0.5 D．0.96．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7．自然界中有质量的实际物体运动的最大速度不会超过（）A．空气中的光速 B．真空中的光速C．电子绕原子核运动的速度 D．宇宙飞船运动的速度8．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9．有两只对准的标准钟，一只留在地面上，另一只放在高速飞行的飞船上，则下列说法正确的是()A．飞船上的人看到自己的钟比地面上的钟走得慢B．地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得慢C．地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快D．因为是两只对准的标准钟，所以两钟走时快慢相同10．有一把长为的尺子竖直放置，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 B．小于 C．等于 D．无法测量11．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12．下列说法正确的是（）A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值B．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定D．经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值13．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14．下列说法中正确的是________。A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低B．相同频率的机械波和电磁波叠加时也能发生干涉现象C．雷电时发出的声光从空气传入水中波长均减小D．高速运动的飞船中测得舷窗的长度比静止在地面上的该飞船中测得的短15．某物体在静止时的质量为，在速度为v的高速（接近光速）情况下质量为m，则由狭义相对论可知物体速度v为（）A． B．C． D．16．下列说法中正确的是（）A．把调准的摆钟，由北京移至赤道，这个钟将变慢，若要重新调准，应增加摆长B．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越长C．1905年爱因斯坦提出的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．照相机的镜头涂有一层增透膜，其厚度应为入射光在真空中波长的17．以下说法正确的是（）A．光的偏振现象说明光是一种横波B．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象C．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关D．光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率18．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19．普朗克的量子力学相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为（）A．否定了经典力学的绝对时空观B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性C．打破了经典力学体系的局限性D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界20．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21．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．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2c24．下列说法中正确的是（）A．电磁波具有偏振现象，说明电磁波是纵波B．电磁波谱中最容易发生衍射的是无线电波C．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，是因为它们都可以在真空中传播D．光速不变原理和时间间隔的相对性是狭义相对论的两个基本假设25．关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（）A．经典力学过时了，应该被量子力学所取代B．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释C．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题1．B解析：B【解析】【分析】【详解】根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m，飞船上的人测量飞船的长度等于30m，所以A错误；B正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，故C、D错误．2．A解析：A【解析】【分析】利用相对论的重要结论，如时间变慢、长度收缩假说、质速关系式和质能关系式分析现象.【详解】A．由爱因斯坦的长度收缩原理，可知运动的速度v越大，测出的距离越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；故A正确.B．由时间变慢假说，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；故B错误.C．根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c；故C错误.D．甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；故D错误.故选A.【点睛】本题考查了爱因斯坦的相对论知识，明确不同参考系中光速不变，在接近光速的参考系中时间变慢，长度变短，质量变大.3．B解析：B【解析】【详解】美国天文学家汤博发现冥王星，海王星是英国人亚当斯发现的，故A错误；英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人”，选项B正确；爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并不否定经典物理学，选项C错误；哥白尼经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点，选项D错误.4．B解析：B【解析】【详解】A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的薄膜干涉，故选项A正确；B、玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故选项B错误；C、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象能证明光是横波，故选项C正确；D、可以通过迈克尔孙−莫雷实验得出：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：光速不变原理，故选项D正确；不正确的故选项B。5．C解析：C【解析】【分析】【详解】由题意得：①由得：②由得A.0.1与计算结果0.5不相符，故A不符合题意；B.0.2计算结果0.5不相符，故B不符合题意；C.0.5计算结果0.5相符，故C符合题意；D.0.9计算结果0.5不相符，故D不符合题意．6．B解析：B【解析】由可知运动的观察者观察静止的尺子和静止的观察者观察运动的尺子时，都发现对方手中的尺子比自己手中的变短了，故B正确，A、C、D错误．思路分析：由可知运动的观察者观察静止的尺子和静止的观察者观察运动的尺子时，都发现对方手中的尺子比自己手中的变短了试题点评：本题考查了长度的相对性,根据公式分析7．B解析：B【解析】【详解】根据爱因斯坦相对论原理，自然界中有质量的实际物体运动的最大速度不会超过真空中的光速；A．空气中的光速，与结论不相符，选项A错误；B．真空中的光速，与结论相符，选项B正确；C．电子绕原子核运动的速度，与结论不相符，选项C错误；D．宇宙飞船运动的速度，与结论不相符，选项D错误；8．A解析：A【解析】【详解】A.爱因斯坦建立了相对论，故A正确。B.牛顿发现万有引力定律，故B错误。C.卡文迪许测出了万有引力常量，故C错误。D.开普勒发现行星运动三大定律，故D错误。9．C解析：C【解析】【详解】根据爱因斯坦的狭义相对论，得到运动延迟的效应；故地面上的人看到飞船上的鈡变慢了，飞船上的人以自己为参考系，认为地球在高速运动，故看到地球上的钟变慢了，C正确．10．C解析：C【解析】【详解】相对论中所谓的“运动的尺子变短”现象是发生在尺子运动方向上的，现在尺子在竖直方向没发生高速运动，由此可知它的长度将不变；故选C。11．B解析：B【解析】【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。12．B解析：B【解析】牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用．虽然相对论和量子力学更加深入科学地认识自然规律，它是科学的进步，但并不表示对经典力学的否定，故选项B正确．A、C错误；经典力学不能用于处理高速运行的物体；故D错误．故选B13．C解析：C【解析】【分析】【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．14．A解析：A【解析】【分析】【详解】A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低，选项A正确；B．机械波和电磁波是不同性质的波，即使频率相同叠加时也不能发生干涉现象，选项B错误；C．雷电时发出的声从空气传入水中波速变大，波长变大；光从空气传入水中波速变小，波长变小，选项C错误；D．高速运动飞船中，沿着速度的方向两点距离才变短，选项D错误。故选A。15．B解析：B【解析】【分析】【详解】根据可得故选B。16．C解析：C【解析】【分析】【详解】A．调准的摆钟，由北京移至赤道，由于重力加速度变小，根据单摆的周期公式可知这个钟的周期增大，钟将变慢，若要重新调准，应减小摆长，故A错误；B．波传播一个波长的距离所用的时间为一个周期，振动的频率越高，周期越短，所用时间越短，故B错误；C．1905年爱因斯坦提出的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，故C正确；D．当增透膜的厚度为入射光在增透膜中波长的时，从增透膜前后表面的反射光相互抵消，从而减少了反射，增加了透射，故D错误；故选C。17．A解析：A【解析】【详解】A．光的偏振现象说明光是一种横波，选项A正确；B．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，选项B错误；C．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，选项C错误；D．光导纤维中内层的折射率大于外层的折射率，选项D错误；故选A．【考点】光的偏振；光的干涉；相对论；光导纤维18．D解析：D【解析】【分析】【详解】A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，故A错误；B．根据狭义相对论的两个基本假设可知，在不同惯性参考系里，一切物理规律都是相同的，故B错误；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衍射现象，故C错误；D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，由于光的折射，他看到灯的位置比实际位置高，故D正确。故选D。19．D解析：D【解析】【分析】【详解】A．普朗克的量子力学相对论的提出并没有否定经典力学的绝对时空观，选项A错误；B．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大，这是爱因斯坦狭义相对论的几个重要的效应，揭示了时间、空间并非绝对不变的属性，选项B错误；C．爱因斯坦相对论解释了经典牛顿力学不能解释的高速、微观范围，但狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，它打破了经典力学体系的局限性，选项C错误；D．普拉克提出的量子理论使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界，选项D正确。故选D。20．D解析：D【解析】【分析】【详解】A．根据可知，单摆的周期与振幅无关，与当地的重力加速度以及摆长有关，选项A错误；B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故B错误；C．振动加强质点的振幅最大，位移不总是最大，在随着时间在变化，加强点可能处于波峰，也可能波谷，也可能在平衡位置；例如在某一时刻，振动加强质点处于平衡位置时，其位移等于零，此时可能小于振动减弱点的位移，故C错误；D．根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故D正确。故选D。21．A解析：A【解析】【详解】A.