高考物理新近代物理知识点之相对论简介易错题汇编含答案

高考物理新近代物理知识点之相对论简介易错题汇编含答案
一、选择题
1．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
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
E mc
=揭示了物体的能量和质量之间存在着密切的确定关系，提出这一方程的科学家是卢瑟福
3．下列说法不正确的是（）
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C．光的偏振现象证实了光是横波。

D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
4．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
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．如图所示，一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大（）
A．摩托车B．有轨电车C．两者都增加D．都不增加
8．设在正负电子对撞机中，电子和正电子以速度相向飞行，它们之间的相对速度为（）
A．B．C．D．
9．如图所示，鸡蛋和乒乓球都静止在地面上，关于二者所具有的能量关系，下列说法中正确的是（）
A．鸡蛋大B．乒乓球大
C．一样大D．无法进行比较
10．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
11．一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
12．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是
A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了
B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了
C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了
D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了
13．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
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．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
16．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
17．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 18．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
19．一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驰而过，我们会感到车厢、车窗变短了，而车厢、车窗的高度没有变化，那么车厢内的人看到的路旁的电线杆间距将会（ ） A ．变窄 B ．变宽 C ．不变 D ．都有可能
20．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
2
2
3
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21．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
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．当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。

红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是
A．一切物体都在不停地发射红外线
B．紫外线有助于人体合成维生素D
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等
D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同
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．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
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一、选择题
1．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。

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．B
解析：B
【解析】
【详解】
A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的薄膜干涉，故选项A正确；
B、玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故选项B错误；
C、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象能证明光是横波，故选项C正确；
D、可以通过迈克尔孙−莫雷实验得出：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：光速不变原理，故选项D正确；
不正确的故选项B。

4．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。

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
【分析】
【详解】
在相对论爱好者中，普遍存在一种误解，即认为运动物体的质量总是随速度增加而增大；当速度接近光速时，质量要趋于无穷大.正确的说法是：物体质量增大只是发生在给它不断输入能量的时候，而不一定是增加速度的时候.
对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入；而摩托车的能源却是它自己带的.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.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增加而增大.
有趣的是，如果没有能量散失，有轨电车所增加的质量恰好和发电厂损失的质量相等；而摩托车和驾驶员所增加的质量将被电池失去的质量所抵消，所以总质量不变.
思路分析：物体质量增大只是发生在给它不断输入能量的时候，而不一定是增加速度的时候.
对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入；而摩托车的能源却是它自己带的.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.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增加而增大. 综上分析B正确
8．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据相对论原理可得：
A. 与计算结果相符，故A符合题意；
B. 与计算结果不相符，故B不符合题意；
C. 与计算结果不相符，故C不符合题意；
D. 与计算结果不相符，故D不符合题意；
9．A
解析：A
【解析】
【详解】
物体所具有的能量和其质量有关，根据质能方程，质量越大，所具有的能量越大，所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量．
A. 鸡蛋大与上述分析结论相符，故A符合题意；
B. 乒乓球大与上述分析结论不相符，故B不符合题意；
C. 一样大与上述分析结论不相符，故C不符合题意；
D. 无法进行比较与上述分析结论不相符，故D不符合题意；
10．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
11．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．
12．A
解析：A
【解析】
【分析】
由相对论效应分析宇宙飞行器的时间和长度变化；当人和宇宙飞行器之间有相对运动时，人观察到的火箭长度会变短，时间会变慢．
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到宇宙飞行器变短了，宇宙飞行器上的时间进程变慢了。

故A正确，B错误。

宇宙飞行器上的人与宇宙飞行器之间没有相对运动，所以此人观察到宇宙飞行器中的时钟无变化，故CD错误。

故选A。

13．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
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。

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．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。

16．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
17．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
18．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．
19．A
解析：A
【解析】
【详解】
火车相对地面向前飞驰，如果以火车为参考系，地面向后飞驰，地面上的两电线杆的间距变窄，选项A正确，BCD错误。

故选A。

20．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2Mm 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 。

21．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。

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．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A．一切物体都在不停地发射红外线，选项A正确，不符合题意；
B．适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，选项B正确，不符合题意；
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，选项C正确，不符合题意；
D．根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小相等，故D错误，符合题意。

故选D。

24．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．
25．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。