高考物理桂林近代物理知识点之相对论简介单元汇编及答案

高考物理桂林近代物理知识点之相对论简介单元汇编及答案
一、选择题
1．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
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．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
4．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
5．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
6．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．电磁波谱波长由长到短顺序是无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线C．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波
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快
7．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
8．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
9．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
10．一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
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．下列说法正确的是（）
A．可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干
B．根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波
C．光的偏振现象证明了光是一种纵波
D．火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
13．关于相对论的下列说法中，正确的是（）
A．宇宙飞船的运动速度很大，应该用相对论计算它的运动轨道
B．电磁波的传播速度为光速
C．相对论彻底否定了牛顿力学
D．在微观现象中，相对论效应不明显
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．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
16．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
17．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
18．在高速公路上行驶的质量为M的小轿车，关于它的质量下列说法正确的是（）A．大于M B．小于M C．等于M D．质量为零
19．一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
20．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
21．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
22．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
23．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
24．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
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．0B．c C．2c D．c
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一、选择题
1．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。

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．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．
4．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
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.
5．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．
6．C
解析：C
【解析】
【详解】
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。

A 错误。

B. 在电磁波谱中按照波长由长到短排列的顺序是：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，X 射线，γ射线，B 错误。

C. 机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波，C 正确。

D. 宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性，知时间间隔变长，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢，D 错误。

7．B
解析：B
【解析】
【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。

8．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。

9．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．
10．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．
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．D
解析：D
【解析】
【详解】
红外线的热效应显著，可以利用红外线的热效应对物体进行烘干，故A 错误；根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生磁场，但如果是均匀变化的电场会产生恒定的磁场，不会形成电磁波，故B 错误；光的偏振现象证明了光是一种横波，即电磁振动矢量与传播方向垂直，故C 错误；火车以接近光速行驶时，根据爱因斯坦相对论的尺缩效应，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了，故D 正确；故选D 。

【点睛】
本题考查了麦克斯韦的电磁理论、光的本性、红外线的热效应、爱因斯坦狭义相对论效应等，知识点多，难度小，关键是记住基础知识．
13．B
解析：B
【解析】
【详解】
A．宇宙飞船的运动速度虽然很大，但是远小于光速，没必要用相对论计算它的运动轨道，选项A错误；
B．电磁波的传播速度为光速，选项B正确；
C．牛顿力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，所以相对论没有彻底否定牛顿力学，故C错误。

D．在微观现象中，因微观粒子的速度一般都很大，则相对论效应表现很明显，选项D错误。

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】
【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．16．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．
17．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。

18．C
解析：C
【解析】
【详解】
在高速公路上运动的小轿车的速度远小于光速（属于低速宏观现象），质量的变化可以忽略不计，即轿车质量等于M。

故选C。

19．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。

20．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
2
T=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
1
T
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1
4
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。

21．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
22．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。

23．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。

24．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。

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；。