高考物理最新近代物理知识点之相对论简介专项训练及解析答案

高考物理最新近代物理知识点之相对论简介专项训练及解析答案
一、选择题
1．一个质量为m的物体，从静止开始做匀加速直线运动，随着速度的不断增大，下列说法正确的是（）
A．物体的速度越大，它的质量就越小
B．物体的速度越小，它的质量就越大
C．物体的质量与其速度无关
D．随着速度的增大，物体的质量将变大
2．如图所示，参考系B相对于参考系A以速度v沿x轴正向运动，固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光，光速为c，则在参考系B中接受到的光的情况是__________；
A．光速小于c，频率不变，波长变短B．光速小于c，频率变小，波长变长
C．光速等于c，频率不变，波长不变D．光速等于c，频率变小，波长变长
3．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
4．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
5．如图所示是黑洞的示意图，黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片。

那么关于黑洞，下列说法正确的是（）
A．内部也是漆黑一片，没有任何光
B．尽管内部的光由于引力的作用发生弯曲，也能从黑洞中射出
C．所有中子星都会发展为黑洞
D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去
6．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
7．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
8．关于相对论效应，下列说法中正确的是（）
A．我们观察不到高速飞行火箭的相对论效应，是因为火箭的体积太大
B．我们观察不到机械波的相对论效应，是因为机械波的波速近似等于光速
C．我们能发现微观粒子的相对论效应，是因为微观粒子的体积很小
D．我们能发现电磁波的相对论效应，因为真空中电磁波的波速是光速
9．有关宇宙的理解，下列说法中正确的是（）
A．质量越大的恒星寿命越长
B．太阳发出的光和热来自于碳、氧等物质的燃烧
C．在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度高
D．由于光速有限，因此观察遥远的天体就相当于观察宇宙的过去
10．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
11．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
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．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
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
15．一辆轿车在山区的高速公路上以接近光速行驶，穿过众多隧道，已知隧道口为圆形，在将要抵达隧道时，下列说法正确的是（）
A．司机观察到的隧道口为椭圆形隧道的总长度变短
B．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度不变
C．司机观察到的隧道口为椭圆形，隧道的总长度不变
D．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度变短
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．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．
18．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
19．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
20．以下说法正确的是（）
A．开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动其轨道为椭圆
B．卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律
C．牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力
D．洲际导弹的速度有时可达到6000m/s，此速度在相对论中属于高速，导弹的质量会明显增大
21．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
22．下列说法中正确的是
A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是γ射线
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的折射现象
C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度
D．考虑相对论效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆长
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
24．1905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
25．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
【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】
根据相对论时空观可知，物体的质量与它的速度有关，当物体的速度很大时，质量也会变得很大，故选项D正确，ABC错误。

故选D。

2．D
解析：D
【解析】
【详解】
根据相对论光速不变原理可知，在参考系B中接受到的光的速度等于c，由于B相对A的
距离增大，产生多普勒效应，则知在参考系B中接受到的光的频率变小，波长
c
f
λ=，波
长变长，故D正确，ABC错误。

3．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.
4．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。

5．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.黑洞之所以黑是因为光不能从其中射出，而不是内部没有光线．故A不符合题意；
B.由于引力的作用，其光线弯曲程度很大，不能射出．故B不符合题意；
C.只有少数中子星会发展成为黑洞．故C 不符合题意；
D.当有一个小的星体经过黑洞时，由于黑洞质量很大，对小星体有很强大的引力，把小星体吸引进去．故D 符合题意。

6．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．
7．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 8．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．我们观察不到高速飞行火箭的相对论效应，是因为火箭的速度与光速相比很小，选项A 错误；
B．我们观察不到机械波的相对论效应，是因为机械波的波速远远小于光速，选项B错误；
C．我们能发现微观粒子的相对论效应，是因为微观粒子的速度很大，与光速接近，选项C错误；
D．我们能发现电磁波的相对论效应，因为真空中电磁波的波速是光速，选项D正确。

9．D
解析：D
【解析】
【详解】
A．质量越大的恒星寿命越短，故A错误；
B．太阳发出的光和热来自于在太阳内部进行着大规模的核聚变释放的能量，故B错误；C．恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝．故在天空中呈现暗红色的恒星的温度比呈现白色的恒星的温度低，故C错误；
D．由于光速有限，遥远的天体发出的光线到达我们时，我们看到的是过去的宇宙射线；故因此观察遥远的天体就等于在观察宇宙的过去，故D正确．
10．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。

11．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。

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．C
解析：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
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．D
解析：D
【解析】
【详解】
根据狭义相对论，在运动方向上长度变短，故隧道长度变短，在垂直运动方向上长度不变，故洞口为圆形；
故选D。

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．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；
18．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．
19．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 。

20．C
解析：C
【解析】
【详解】
A ．日心说是尼古拉·哥白尼提出的，开普勒是根据实验数据总结出行星三大运动定律，故选项A 错误；
B．卡文迪许测量出了万有引力常量，但提出万有引力定律的是牛顿，选项B错误；C．牛顿万有引力定律的提出，经历了：提出猜想⟶理论推导⟶实验验证等阶段，其中实验验证，牛顿就证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力，故选项C正确；
D．在爱因斯坦的狭义相对论中，只有能跟光速相比拟的速度才能称为高速，真空中的光速为8
=⨯，而导弹的速度远小于光速，所以没有明显的相对论效应，选项D错c310m/s
误；
故选C。

21．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。

22．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是x射线，选项A错误；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的干涉现象，选项B错误；C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度，选项C正确；
D．考虑相对论尺缩效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆短，选项D错误。

故选C。

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】
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.
25．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。