高考物理大同近代物理知识点之相对论简介难题汇编含答案解析

高考物理大同近代物理知识点之相对论简介难题汇编含答案解析
一、选择题
1．爱因斯坦相对论告诉我们（）
A．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变小
B．运动的钟变快，运动的尺缩短，运动的物体质量变大
C．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动的物体质量变大
D．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变大
2．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
3．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
4．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。

以下叙述中，正确的说法是（）
A．牛顿发现万有引力定律，并测出了万有引力常量
B．爱因斯坦提出：在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样
C．开普勒在牛顿万有引力定律的基础上，导出了行星运动的规律
D．由爱因斯坦的质能方程可知，质量就是能量，质量和能量可以相互转化
5．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
6．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
7．牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来，创立了经典力学。

随着近代物理学的发展，科学实验发现了许多经典力学无法解释的事实，关于经典力学的局限性，下列说法正确的是
A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理
B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论来解决
C．经典力学适用于宏观、低速运动的物体
D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体
8．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
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
11．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
12．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
13．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
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．有关宇宙的理解，下列说法中正确的是（）
A．质量越大的恒星寿命越长
B．太阳发出的光和热来自于碳、氧等物质的燃烧
C．在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度高
D．由于光速有限，因此观察遥远的天体就相当于观察宇宙的过去
16．引力波是指通过波的形式从辐射源向外传播的时空弯曲中的涟漪，1916年，一著名物理学家基于广义相对论预言了引力波的存在，此物理学家由于发现了光电效应的规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖，2015年，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到首个引力波信号，根据上述信息可知预言存在引力波的物理学家是
A．爱因斯坦B．伽利略C．牛顿D．普朗克
17．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
18．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．1.0c
19．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
20．与相对论有关的问题，下列说法正确的是（ ）
A ．火箭内有一时钟，当火箭高速运动后，此火箭内观察者发现时钟变慢了
B ．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的
C ．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度要长些
D ．高速运动物体的质量会变小
21．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
22．某物体在静止时的质量为0m ，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 ．0m c m
⋅ B c
C ．01m c m ⎛⎫-⋅ ⎪⎝⎭
D c 23．在适当的时候,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
24．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
25．在以光速c 前进的特殊“列车”上向前发射一束光，在地面上的观察者看来这束光的速度是（ ）
A ．0
B ．c
C ．2c
D ．c -
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一、选择题
1．C
解析：C
【详解】
狭义相对论的几个重要的效应：
①钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；
②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．
③质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大．
A．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变小，与结论不相符，选项A错误；B．运动的钟变快，运动的尺缩短，运动的物体质量变大，与结论不相符，选项B错误；C．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动的物体质量变大，与结论相符，选项C正确；D．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变大，与结论不相符，选项D错误；2．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A项：根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；
B项：均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故B 错误；
C项：在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，光的波长减小，则干涉条纹间距变窄，故C错误；
D项：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．
3．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。

4．B
解析：B
【详解】
A. 牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，A错误。

B. 爱因斯坦提出：在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样，即光速不变原理，B正确。

C. 开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，C错误。

D. 由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念，D错误。

5．C
解析：C
【解析】
【详解】
A、做简谐运动的单摆机械能守恒，其数值等于最大位移处摆球的重力势能或平衡位置处摆球的动能．摆球质量越大、振幅越大，其振动能量越大，所以做简谐运动的单摆，其振动能量与振幅和摆球质量有关，故A错误；
B、泊松亮斑是光的衍射现象产生的，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，故B错误；
C、在狭义相对论中，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，即都是相对的，故C正确；
D、高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象，故D错误。

6．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.黑洞之所以黑是因为光不能从其中射出，而不是内部没有光线．故A不符合题意；
B.由于引力的作用，其光线弯曲程度很大，不能射出．故B不符合题意；
C.只有少数中子星会发展成为黑洞．故C不符合题意；
D.当有一个小的星体经过黑洞时，由于黑洞质量很大，对小星体有很强大的引力，把小星体吸引进去．故D符合题意。

7．C
解析：C
【解析】A、火车提速后的速度仍然远小于光速,有关速度问题仍然能用经典力学来处理.故A错误;
B、相对论并没有否定经典力学,而是在其基础上发展起来的,有各自成立范围;经典力学是狭义相对论在低速v c条件下的近似,因此经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例,故B错误;
C、经典力学适用于宏观、低速运动的物体,不仅仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体,象乒乓球、篮球、飞鸟等也可以使用.所以C选项是正确的,D错误.
综上所述本题答案是：C
8．C
【解析】
【详解】
A、B、C三个时钟中，C相对于地面的速度最大，A相对于地面的速度最小；由
可知，C时钟走时最慢，A时钟走时最快，故选项C正确．
9．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
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”，即洞口为圆形
A. 洞口为椭圆形，隧道长度变短与上述分析结论不相符，故A不符合题意；
B. 洞口为圆形、隧道长度不变与上述分析结论不相符，故B不符合题意；
C. 洞口为椭圆形、隧道长度不变与上述分析结论不相符，故C不符合题意；
D. 洞口为圆形，隧道长度变短与上述分析结论相符，故D符合题意．
10．D
解析：D
【解析】
经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；
11．C
解析：C
【解析】
【详解】
A. 光的偏振现象证明了光波是横波，选项A错误；
B. 雷达在工作时，先发射出电磁波，其在向前传播过程中，遇到障碍物后被发射回来，即雷达据其所接收到的反射回来的电磁波情况判断前方物体的情况。

即雷达是利用电磁波来工作的，B错误；
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，选项C 正确；
D. 考虑相对论效应，根据“尺缩原理”，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短，选项D错误。

12．C
解析：C
【解析】
【分析】
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. 13．D
解析：D
【解析】
【详解】
A．我们观察不到高速飞行火箭的相对论效应，是因为火箭的速度与光速相比很小，选项A错误；
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远远小于光速，选项B错误；
C．我们能发现微观粒子的相对论效应，是因为微观粒子的速度很大，与光速接近，选项C错误；
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，选项D正确。

14．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
ABD．根据爱因斯坦相对论可知，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A正确，BD错误。

C．运动是相对的，火箭上的人员观察到火箭的长度不变而时间进程也不变，故C错误。

故选A。

15．D
解析：D
【解析】
【详解】
A．质量越大的恒星寿命越短，故A错误；
B．太阳发出的光和热来自于在太阳内部进行着大规模的核聚变释放的能量，故B错误；C．恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝．故在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度低，故C错误；
D．由于光速有限，遥远的天体发出的光线到达我们时，我们看到的是过去的宇宙射线；故因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去，故D正确．
16．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据题干中的“广义相对论”和“发现了光电效应的规律”可知，预言存在引力波的物理学家是爱因斯坦。

A．A项与上述分析结论相符，故A正确；
B．B项与上述分析结论不相符，故B错误；
C．C项与上述分析结论不相符，故C错误；
D．D项与上述分析结论不相符，故D错误。

17．B
解析：B
【解析】
【详解】
在19世纪60年代建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家是麦克斯韦，创立相对论的科学家是爱因斯坦．
A．麦克斯韦、法拉第，与结论不相符，选项A错误；
B．麦克斯韦、爱因斯坦，与结论相符，选项B正确；
C．赫兹、爱因斯坦，与结论不相符，选项C错误；
D．法拉第、麦克斯韦，与结论不相符，选项D错误；
故选B。

18．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．所以壮壮观测到该光束的传播速度为c，所以ABC错误，D正确．19．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．
20．B
解析：B
【解析】
【详解】
A．当火箭高速运动后，火箭内观察者相对于时钟的速度仍然是0，所以发现时钟的快慢不变，故选项A错误；
B．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的，故选项B正确；
C．根据尺缩效应，沿尺子长度方向运动的尺子长度比静止的尺子长度短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，故选项C错误；
D．高速运动物体的质量是会变大的，所以牛顿运动定律不适合高速运动的物体，故选项
D错误。

故选B。

21．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A．经典力学在低速宏观物理过程中适用，量子力学不可替代，故A错误；
B．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，故B错误；
C．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，故C错误；
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，故D正确．
22．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
根据
m=
可得
=
v c
故选B。

23．C
解析：C
【解析】
根据爱因斯坦的广义相对论，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，ABD错误．
24．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。

25．B
解析：B
【解析】
【详解】
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；
A． 0，与结论不相符，选项A错误；
B．c，与结论相符，选项B正确；
C．2c，与结论不相符，选项C错误；
D．-c，与结论不相符，选项D错误；。