高考物理近代物理知识点之相对论简介基础测试题及解析(1)

高考物理近代物理知识点之相对论简介基础测试题及解析(1)
一、选择题
1．一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
2．下列关于近代物理的说法，正确的是
A．玻尔理论成功解释了各种原子发出的光谱
B．能揭示原子具有核式结构的事件是氢原子光谱的发现
C．光电效应实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难
D．质能方程2
揭示了物体的能量和质量之间存在着密切的确定关系，提出这一方
E mc
程的科学家是卢瑟福
3．牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来，创立了经典力学。

随着近代物理学的发展，科学实验发现了许多经典力学无法解释的事实，关于经典力学的局限性，下列说法正确的是
A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理
B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论来解决
C．经典力学适用于宏观、低速运动的物体
D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体
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．下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是()
A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
6．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
7．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
8．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
9．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
10．如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的，以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况()
A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它
B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来
C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖
D．所有这些都与观察者的运动情况有关
11．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
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．与相对论有关的问题，下列说法正确的是（）
A．火箭内有一时钟，当火箭高速运动后，此火箭内观察者发现时钟变慢了
B．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的
C．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度要长些
D．高速运动物体的质量会变小
14．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
15．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
16．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
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．红外线比红光波长短，它的显著作用是热作用
B．紫外线的频率比可见光低，它的显著作用是荧光作用
C．阴极射线来源于核外的自由电子，β射线来源于原子核内部核衰变得到的电子
D．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快
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．下列说法正确的有（）
A．单摆的周期与振幅无关，仅与当地的重力加速度有关
B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关
C．在干涉现象中，振动加强点的位移一定比减弱点的位移大
D．声源与观察者相互靠近，观察者接收的频率大于声源的频率
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．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
23．1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（）
A．同时的绝对性与同时的相对性
B．运动的时钟变慢与运动的尺子缩短
C．时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性
D．相对性原理与光速不变原理
24．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
25．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
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】
【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．
2．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.波尔理论成功解释了氢原子发光的现象，但对于稍微复杂一定的原子如氦原子，波尔理论都无法解释其发光现象，故波尔理论有它的局限性．A错误
B.卢瑟福的 粒子散射实验揭示了原子具有核式结构．B错误
C.光电效应实验现象说明了光具有粒子性，从而使得光的波动说遇到了巨大困难．C正确
D.爱因斯坦的质能方程揭示了物体的能量和质量之间存在密切的关系．D错误；
3．C
解析：C
【解析】A、火车提速后的速度仍然远小于光速,有关速度问题仍然能用经典力学来处理.故A错误;
B、相对论并没有否定经典力学,而是在其基础上发展起来的,有各自成立范围;经典力学是狭义相对论在低速v c条件下的近似,因此经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例,故B错误;
C、经典力学适用于宏观、低速运动的物体,不仅仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体,象乒乓球、篮球、飞鸟等也可以使用.所以C选项是正确的,D错误.
综上所述本题答案是：C
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．D
解析：D
【解析】
经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；
6．B
解析：B
【解析】
【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；
7．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。

8．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；9．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．
10．D
解析：D
【解析】
【详解】
如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半，那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样；你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同，所以你看到的一切都是相对的，依赖于你的参考系．
A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它，与结论不相符，A错误；B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来，与结论不相符，B错误；
C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖，与结论不相符，C 错误；
D．所有这些都与观察者的运动情况有关，与结论相符，D正确。

故选D。

11．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．
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．当火箭高速运动后，火箭内观察者相对于时钟的速度仍然是0，所以发现时钟的快慢不变，故选项A错误；
B．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的，故选项B正确；
C．根据尺缩效应，沿尺子长度方向运动的尺子长度比静止的尺子长度短，当速度接近光
速时，尺子缩成一个点，故选项C错误；
D．高速运动物体的质量是会变大的，所以牛顿运动定律不适合高速运动的物体，故选项D错误。

故选B。

14．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．
15．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。

16．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。

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．红外线比红光波长长，它的显著作用是热作用，选项A错误；
B．紫外线的频率比可见光高，它的显著作用是荧光作用，选项B错误；
C．阴极射线来源于核外的自由电子，β射线来源于原子核内部核衰变时中子转化为质子时放出的电子，选项C正确；
D．根据钟慢效应，宇宙飞船相对于地球高速运动的过程中，飞船的人观察飞船是不运动的，而地球是高速运动的，所以飞船上的时钟没有变慢了，正常走时，而地球上的钟变慢了，故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．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
T=可知，单摆的周期与振幅无关，与当地的重力加速度以及摆长有关，A．根据2
选项A错误；
B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故B错误；C．振动加强质点的振幅最大，位移不总是最大，在随着时间在变化，加强点可能处于波峰，也可能波谷，也可能在平衡位置；例如在某一时刻，振动加强质点处于平衡位置时，其位移等于零，此时可能小于振动减弱点的位移，故C错误；
D．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。

故选D。

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．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。

23．D
解析：D
【解析】
爱因斯坦提出的狭义相对论两条基本假设是：相对性原理与光速不变原理，其他内容均建立在这两点的基础之上；故选D.
24．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．
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。