高考物理最新近代物理知识点之相对论简介知识点总复习含答案(3)

高考物理最新近代物理知识点之相对论简介知识点总复习含答案(3)
一、选择题
1．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
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．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 与静止质量0m的比值近似为（）
m
A．0.1B．0.2
C．0.5D．0.9
6．如图所示，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
7．设在正负电子对撞机中，电子和正电子以速度相向飞行，它们之间的相对速度为（）
A．B．C．D．
8．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
9．一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
11．麦克斯书认为：电荷的周围存在电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波。

受此启发，爱因斯坦认为：物体的周围存在引力场，当物体加速运动时，会辐射出引力波。

爱因斯坦提出引力波的观点，采用了（）
A．类比法B．观察法
C．外推法D．控制变量法
12．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
13．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
14．下列说法中正确的是
A．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．由电磁振荡产生电磁波，当波源的振荡停止时，空间中的电磁波立即消失
D ．宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢
15．下列对爱因斯坦质能方程的理解正确的是（ ）
A ．2E mc =中能量E 其实就是物体的内能
B ．公式2E mc =适用于任何类型的能量
C ．由2E 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
16．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆特殊的有轨电车，都被加速到接近光速，在我们的静止参考系中进行测量，下列说法正确的是（ ）
A ．摩托车的质量增大
B ．有轨电车的质量增大
C ．摩托车和有轨电车的质量都增大
D ．摩托车和有轨电车的质量都不增大
17．一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
18．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 ．
19．下列关于相对论的说法错误的是（ ）
A ．相对论与量子力学否定了经典力学理论
B ．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的
C ．狭义相对论只适用于惯性参考系
D ．在相对论力学中，物体静止时的质量最小
20．关于电磁波和相对论，下列说法正确的是（ ）
A ．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均平行
B ．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中不同
D．狭义相对论中的假设在不同惯性参考系中均成立
21．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
22．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。

红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是
A．一切物体都在不停地发射红外线
B．紫外线有助于人体合成维生素D
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等
D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同
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．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
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一、选择题
1．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。

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．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．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
0.25
0.5
0.511
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．
6．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
在相对论爱好者中，普遍存在一种误解，即认为运动物体的质量总是随速度增加而增大；当速度接近光速时，质量要趋于无穷大.正确的说法是：物体质量增大只是发生在给它不断输入能量的时候，而不一定是增加速度的时候.
对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入；而摩托车的能源却是它自己带的.能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车.所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度增加而增大.
有趣的是，如果没有能量散失，有轨电车所增加的质量恰好和发电厂损失的质量相等；而摩托车和驾驶员所增加的质量将被电池失去的质量所抵消，所以总质量不变.
思路分析：物体质量增大只是发生在给它不断输入能量的时候，而不一定是增加速度的时候.
对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入；而摩托车的能源却是它自己带的.能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车.所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度增加而增大. 综上分析B正确
7．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据相对论原理可得：
A. 与计算结果相符，故A符合题意；
B. 与计算结果不相符，故B不符合题意；
C. 与计算结果不相符，故C不符合题意；
D. 与计算结果不相符，故D不符合题意；
8．A
解析：A
【解析】
【详解】
物体所具有的能量和其质量有关，根据质能方程，质量越大，所具有的能量越大，所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量．
A. 鸡蛋大与上述分析结论相符，故A符合题意；
B. 乒乓球大与上述分析结论不相符，故B不符合题意；
C. 一样大与上述分析结论不相符，故C不符合题意；
D. 无法进行比较与上述分析结论不相符，故D不符合题意；
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．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。

11．A
解析：A
【解析】
【详解】
爱因斯坦根据麦克斯韦的观点：电荷周围有电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波，提出了物体周围存在引力波，当物体加速运动时，会辐射出引力波的观点，采用了类比法。

故A正确。

故选A。

12．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．
13．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．14．D
解析：D
【解析】
A、声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率，故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错误．
C、电磁波由电磁振荡产生，但它是一种能量形式，若波源的电磁振荡停止，空中的电磁波不会立即消失，故C错误．
D、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，所以飞船上的时钟变慢了；故D正确．故选D．【点睛】本题考查光学、相对论以及电磁波的基本性质，要注意明确各对应规律的掌握，牢记对应的规律即可．
15．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。

16．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
在相对论中，普遍存在一种误解，认为运动物体的质量总是随速度的增加而增大，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。

正确的理解是，物体质量增大只发生在给它不断输入能量的时候。

对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入，而摩托车的能量却是它自己带来的。

能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车。

能量与质量相对应，所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度的增加而增大。

选项B正确，ACD错误。

故选B。

17．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．
18．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
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运动，根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，而沿y轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形．A．其形状与结论不相符，选项A错误；
B．其形状与结论不相符，选项B错误；
C．其形状与结论相符，选项C正确；
D．其形状与结论不相符，选项D错误；
19．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A．经典力学研究的是宏观、低速、弱引力范围，相对论和量子力学分别研究的是高速和微观领域，只是研究的范围不同，并没有否定经典力学理论，故A错误，符合题意；B．根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B正确，不
符合题意；
C．根据狭义相对论的基本假设可知，狭义相对论只适用于惯性参考系，对应非惯性系不适用，故C正确，不符合题意；
D．根据质速公式
m=
m0是静止时的质量， m是物体以速度v运动时的质量，v等于零时，质量最小，故D正确，不符合题意。

故选A。

20．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A．电磁波是横波，电磁波在真空中传播时，它的电场与磁场方向相互垂直，且其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均垂直，故A错误；
B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，故B错误；
C．根据光速不变原理，真空中的光速在不同惯性参考系中是相同的，故C错误；D．狭义相对性的基本假设是：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确。

故选D。

21．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。

22．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A．一切物体都在不停地发射红外线，选项A正确，不符合题意；
B．适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，选项B正确，不符合题意；
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，选项C正确，不符合题意；
D．根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小相等，故D错误，符合题意。

故选D。

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．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。