高考物理新近代物理知识点之相对论简介技巧及练习题附答案(2)

高考物理新近代物理知识点之相对论简介技巧及练习题附答案(2)
一、选择题
1．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1 4
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．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
4．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
5．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
6．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．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
8．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
9．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
10．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
11．甲和乙为两个不同的惯性参考系，惯性参考系甲相对惯性参考系乙以速度v（v接近光速）运动。

则下列说法正确的是（）
A．甲中的人看到乙中一切物理过程都变快了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变慢了B．甲中的人看到乙中一切物理过程都变快了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变快了C．甲中的人看到乙中一切物理过程都变慢了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变快了D．甲中的人看到乙中一切物理过程都变慢了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变慢了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．下列说法正确的是（）
A．单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零
B．有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象
C．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
D．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大
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．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．
16．以下哪些属于狭义相对论的基本假设（）
A．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小
B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的
D．物体的能量E和其质量m满足E=mc2
17．甲、乙、丙是三个完全相同的时钟，甲放在地球上，乙、丙分别放在两个高速运动的火箭上，以速度v乙和v丙朝同一方向远离地球飞行，v乙<v丙．地面上的观察者看
A．甲时钟走得最慢B．乙时钟走得最慢
C．丙时钟走得最慢D．甲、乙、丙时钟快慢一样
18．下列关于牛顿经典力学和爱因斯坦相对论中说法正确的是（）
A．不论宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都适用
B．爱因斯坦相对论无论是宏观低速还是微观高速运动的物体都适用
C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是不一致的
D．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论
19．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20．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
21．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
22．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
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．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
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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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
2T =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1T f =
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
14
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 。

2．B
解析：B
【解析】
【分析】
受迫振动时，其振幅与驱动的频率和固有频率的比值有关；光纤通信是激光的频率单一性；光速不变原理有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的；全息照片是利用激光的相干性较好.
【详解】
A、物体做受迫振动时，当驱动力频率等于物体的固有频率时，振幅最大，出现共振现象，驱动力频率与固有频率相差越小，振幅越大；故A错误.
B、光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，利用了激光的频率单一性的特点；故B正确.
C、根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮；故C错误.
D、全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性；故D错误.
故选B.
【点睛】
该题考查受迫振动、光纤通信、激光的性质、全息照片、爱因斯坦的相对论等在实际生活的现象．
3．C
解析：C
【解析】
【详解】
A、核裂变与核聚变都伴有质量亏损，根据质能方程可以知道，亏损的质量释放所对应的能量，并不是转化成能量，故A错误；
B、发生一次β衰变，就有一个中子转化为质子，β衰变的本质是一个中子变成一个质子的过程，同时放出一个电子，光电效应逸出的电子是原子的核外电子电离产生的，故B错误；
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，故C正确；
D、原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，因为核子结合成原子核时要释放能量，由质能方程知质量减小；选项的意思为原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误．
4．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据时间的相对性可知，选项A正确．
5．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．
6．B
解析：B
【解析】 由21()v l l c =-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21()v l l c =-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21()v
l l c
=-分析 7．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。

8．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 。

9．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。

10．C
解析：C
【解析】
经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，A是错误的；狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，B是错误的；量子力学正确地描述了微观粒子运动的规律性，C是正确的；万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，D是错误的．
11．D
解析：D
【解析】
【详解】
根据时间延缓效应可知，甲中的人看到乙中一切物理过程都变慢了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变慢了，选项D正确，ABC错误。

故选D。

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．B
解析：B
【解析】
【详解】
A．单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误；B．薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；
C．均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；
D．根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故D错误。

故选：B。

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．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；
16．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为：相对性原理和光速不变原理，相对论原理即为即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，光速不变原理即为光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关，其他内容均建立在这两点的基础之上，故B正确，ACD错误。

故选B。

17．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：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；
甲时钟放在地面上，在地面上的人看来，甲钟没有变化．乙、丙两钟放在两个火箭上，根据爱因斯坦相对论可知，乙、丙变慢，由于v v 乙丙，丙钟比乙钟更慢，所以甲钟最快，丙钟最慢，C 正确．
18．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．经典力学只适用宏观世界，低速运动。

相对论在任何情况都适用，故A 错误，B 正确；
C ．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是一致的，故C 错误；
D ．经典力学有其自身的局限性和适用范围，但对于低速宏观物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它适用范围内大放异彩，故D 错误。

故选B 。

19．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 。

20．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 。

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。

22．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．只有横波才会发生偏振现象，电磁波具有偏振现象，说明电磁波是横波，故A错误；B．波长越长，衍射越明显，电磁波谱中波长最长的是无线电波，故电磁波谱中最容易发生衍射的是无线电波，故B正确；
C．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，而机械波的传播需要介质，真空中不传播，故C错误；
D．光速不变原理和相对性原理是狭义相对论的两个基本假设，故D错误。

故选B。

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
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 ．第一宇宙速度v =
2v v ===行地 选项A 错误；
B ．由公式2
Mm 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 。