高考物理新近代物理知识点之相对论简介知识点总复习有解析(3)

高考物理新近代物理知识点之相对论简介知识点总复习有解析(3)
一、选择题
1．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2．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
3．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
4．一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
5．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
6．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
7．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是( )．
A．这个人是一个矮胖子
B．这个人是一个瘦高个子
C．这个人矮但不胖
D．这个人瘦但不高
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．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．用相对论的观点判断，下列说法错误的是()
A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的
C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
11．在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，以下对几位物理学家所做科学贡献的叙述正确的是（）
A．牛顿运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”
B．安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律
C．爱因斯坦创立相对论，提出了一种崭新的时空观
D．法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后，总结出了法拉第电磁感应定律
12．研究下列物体的运动，不适合使用经典力学描述的是（）
A．行驶的自行车 B．接近光速运动的粒子
C．投出的篮球 D．飞驰的汽车
13．下列对爱因斯坦质能方程的理解正确的是（）
A．2
=中能量E其实就是物体的内能
E mc
B．公式2
=适用于任何类型的能量
E mc
C．由2
△△知质量与能量可以相互转化
=
E mc
D．2
=不适合用来计算电池中的化学能
E mc
14．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
15．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
16．一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
17．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
18．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
19．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
20．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 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．26m
23．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
24．下列说法中正确的是________。

A．电磁波是纵波
B．单摆的摆长越长，摆动周期越小
C．照相机的镜头涂有一层增透膜，利用的是光的衍射原理
D．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
25．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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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。

2．C
解析：C
【解析】
【分析】
由题意2
0E 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 00.25
0.50.511
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．
3．B
解析：B 【解析】
由l l =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l l =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l l =分析
4．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．
5．B
解析：B
【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；
6．C
解析：C
【解析】
【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；7．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
由l＝l
直运动方向的长度，即身高不变，故D选项正确．
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．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．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A．由相对论的观点，时间和空间都是相对的，故A错误，符合题意；
B
．根据时间间隔的相对性：
t∆=
可知，时间延缓效应，因此地面上的人看飞
船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的，故B正确，不符合题意；
C
．根据长度的相对性：l l=，可知，在运动方向上长度缩短，所以在地面上的
人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的航天员却感到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些，故C正确，不符合题意；
D．当低速宏观物体时，v＜＜c时，△t≈△t′，l≈l0，可知“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确，不符合题意；
故选A。

A时间和空间都是相对的,如果物体的速度接近光速,
有公式
t l l ∆==
可得则一个事件的发生时间和物体的长度会发生变化,A错误,
思路分析：本题根据相对论分析,
当物体的速度接近光速时
t l l
∆==
,
事件发生的时间和物体的长度都会发生变化试题点评：本题考查了时间和空间的相对性11．C
【解析】
A、伽利略运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”,故A错误;
B、库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律,故B错误;
C、爱因斯坦创立相对论,提出了一种崭新的时空观,所以C选项是正确的;
D、法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系;是韦德与库柏在对理论和实验资料进行严格分析后,总结出了法拉第电磁感应定律,故D错误;
综上所述本题答案是：C
12．B
解析：B
【解析】
【分析】
根据题中“不适合经典力学的物体的运动”可知，本题考查经典力学规律适用范围，运用经典力学规律适用范围的判断条件：经典力学适用于宏观物体及低速运动，进行分析。

【详解】
解：A.C.D、行驶的自行车、投出的篮球以及飞驰的汽车的运行都属低速，经典力学能适用。

故ACD不符合题意。

故ACD错误；
B、粒子接近光速运动，属于高速，而微观粒子的能量，则是微观粒子，所以经典力学就不在适用，故B正确。

【点睛】
当物体的速度接近光速时，从相对论角度来说，时间延长、空间缩短、质量增加，不适合使用经典力学描述．
13．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。

14．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
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。

15．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．
16．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．
17．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
根据
m=
可得
=
v c
故选B。

18．A
解析：A
【解析】
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
19．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。

20．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。

21．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。

22．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m，根据长度的相对性
=
L L
代入解得观察者测得火箭的长度
L≈
26m
故ABC错误，D正确。

故选D。

23．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。

24．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A．电磁波是横波，A项错误；
T=得出摆长越长，摆动周期越大，B项错误；
B．根据2
C．增透膜利用的是光的干涉原理，C项错误；
D．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项正确。

故选D。

25．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。