高考物理近代物理知识点之相对论简介分类汇编及答案解析

高考物理近代物理知识点之相对论简介分类汇编及答案解析
一、选择题
1．迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese5581”运行的行星“G1-581c ”却很值得我们期待。

该行星的温度在0C ︒到40C ︒之间、质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日。

“Gliese5581”的质量是太阳质量的0.31倍。

设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（ ）
A ．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B ．如果人到了该行星，其体重是地球上的223
倍 C ．该行星与“Gliese5581”的距离是日地距离的13365
倍 D ．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短
2．下列说法正确的是________．
A ．机械波和电磁波都能在真空中传播
B ．光的干涉和衍射说明光是横波
C ．铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测
D ．狭义相对论指出，物理规律对所有惯性参考系都一样
3．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
4．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 5．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是( )
A ．运动中的物体，其质量无法测量
B ．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C ．物体的质量太大
D ．物体质量并不随速度变化而变化
6．已知电子的静止能量为0.511MeV ，若电子的动能为0.25MeV ，则它所增加的质量m ∆与静止质量0m 的比值近似为（ ）
A ．0.1
B ．0.2
C ．0.5
D ．0.9
7．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
8．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
9．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中，
A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性
C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比
10．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
11．根据所学的物理知识，判断下列说法中正确的是（）
A．伽利略通过“理想实验”得出“力是维持物体运动的原因”
B．法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律
C．爱因斯坦质能方程中：高速运动的粒子质量比其静止时的质量（静质量）更小
D．汤姆生利用阴极射线管发现了电子，并提出了原子的核式结构模型
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．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
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
15．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，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30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
16．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
17．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
18．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
19．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
20．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
21．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2c
22．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
23．关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是（）
A．狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
B．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
C．牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
D．牛顿物理学和狭义相对论都既适用于高速运动又适用于低速运动规律
24．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指()
A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域
B．地球表面上的物质世界
C．人眼能看到的物质世界
D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界
25．下列对爱因斯坦质能方程的理解正确的是（）
A．2
E mc
=中能量E其实就是物体的内能
B．公式2
E mc
=适用于任何类型的能量
C．由2
E mc
=
△△知质量与能量可以相互转化
D．2
E mc
=不适合用来计算电池中的化学能
【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】
【详解】
A．第一宇宙速度
GM v
R =
2v v ===行地 选项A 错误；
B ．由公式2Mm mg G R
=可知 2
22186 1.53g M R g M R ⎛⎫=⋅=⨯= ⎪⎝⎭行行地地地行 选项B 正确；
C ．根据万有引力提供行星做匀速圆周运动的向心力得
222GMm m r r T π⎛⎫= ⎪⎝⎭
即
r =则
r r ==行地
选项C 错误； D ．根据狭义相对论可知米尺长度不一定会变短，D 错误。

故选B 。

2．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.电磁波可以在真空中传播，而机械波只能在介质中传播，故A 错误．
B. 光的干涉和衍射说明光是一种波动，而光的偏振说明光是横波，故B 错误．
C.安检用的穿透力较强的X 射线，红外线不能用于内部物品的检测，故C 错误．
D.根据狭义相对论的原理可知，在不同的惯性参考中，一切物理规律都是相同的，故D 正确．
3．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。

4．D
解析：D
【解析】
【详解】
ABC.爱因斯坦的质能方程只能说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的
正比关系这里的E 不是动能、核能，也不是物体各种形式能的总和，故ABC 不符合题意； D.物体的能量增大了，质量也增大了；能量减小了，质量也减小．
是在核反应中，亏损的质量和能量的对应关系，故D 符合题意。

5．B
解析：B
【解析】
物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A 错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B 正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD 错误．所以B 正确，ACD 错误．
6．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
由题意20E m c =得：
261900.51110 1.610J E m c -==⨯⨯⨯①
由2E mc ∆=∆得：
26190.2510 1.610J E mc -∆=∆=⨯⨯⨯② 由②①
得 00.250.50.511
m m ∆=≈ 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．
7．C
解析：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．
8．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。

9．A
解析：A
【解析】
试题分析：爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变的，都为c=3×108m/s；故选A．
考点：本题考查狭义相对论。

10．A
解析：A
【解析】
【详解】
A.根据狭义相对论的尺缩效应，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，故A错误；
B.根据狭义相对论，运动的钟比静止的钟走得慢，故B正确；
C.根据狭义相对论的基本结论，质量并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大，故C正确；
D.根据光速不变原理可知，光速是自然界中速度的极限，故D正确。

本题选择不正确的，故选：A。

11．B
解析：B
【解析】
【详解】
A．伽利略通过理想斜面实验，得出“力不是维持物体运动原因”的结论，故A错误；B．英国科学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律：电磁感应定律，故B正确；C．爱因斯坦质能方程中：高速运动的粒子质量比其静止时的质量（静质量）更大，故C 错误；
D．汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，并提出原子的枣糕模型，故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B
13．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．
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．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．
16．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
17．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象越不明显，故A错误；
B．光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，故B正确；
C．波在一个周期内向前传播的距离等于波长，并质点不会随波迁移，故C错误；
D．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D错误；
故选B。

18．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是x射线，选项A错误；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的干涉现象，选项B错误；C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度，选项C正确；
D．考虑相对论尺缩效应，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短，选项D错误。

故选C。

19．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．库仑发现库仑定律，故A错误；
B．首先发现电磁感应现象的物理学家是法拉第，故B正确；
C．奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故C错误；
D．爱因斯坦在质能方程和量子力学方面有着重大贡献，故D错误。

故选B。

20．A
解析：A
【解析】
【详解】
A.传感器是把被测非电信息转换为电信息的装置，故选项A正确；
B.根据光速不变原理知在不同惯性系中，光在真空中传播速度大小相等，故选项B错误；
C.紫外线常用于医院和食品消毒，但它不具有显著的热效应，反而红外线才是显著的热效应，故选项错误；
D.根据多普勒效应，当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会增加，观察者接收到的频率大于波源的频率，故选项D错误。

21．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动，那么梭镖收缩变短，而管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，选项A正确，BC错误；
D．由光速不变原理，可知物体的速度不会超过光速，故D错误。

故选A。

22．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．
23．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．爱因斯坦创立狭义相对论为的是研究物体在高速运动时所遵循的规律，故A错误，B 正确；
C．牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律，故C错误；
D．经典力学只适用于宏观物体的低速运动，不适用于与高速运动；狭义相对论既适用于高速运动，也适用于低速运动，故D错误；
故选B。

24．D
解析：D
【解析】
根据中学物理中的规定，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．故ABC错误，D正确，故选D.
【点睛】在自然科学中，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．
25．B
解析：B
【解析】
【详解】
A．2
=中能量E包括静质能0E和动能k E，而非物体的内能，A错误；
E mc
BD．2
=也可以计算电池中的化学能，适用于任何类型的能量，B正确，D错误；
E mc
C．物体具有的质量与质量对应的能量称为质能，2
=表明质量与能量之间存在一一
E mc
对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，C错误。

故选B。