高考物理大连近代物理知识点之相对论简介专项训练及解析答案

高考物理大连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．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
3．下列说法中正确的是( )
A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
4．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
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．为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度( )．
A．6.0×108m/s B．3.0×108m/s
C．2.6×108m/s D．1.5×108m/s
7．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
8．世界上各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是（）
A．对的，对各种钟的影响必须相同
B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样
C．A和B分别说明了两种情况下的影响
D．以上说法全错
9．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
10．下列说法正确的是（）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学己经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
11．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-
12．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
13．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
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．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
16．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
17．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
18．一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
19．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20．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
21．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
22．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
23．一枚静止时长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
24．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
25．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
【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】
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．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．
3．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A项：根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；
B项：均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故B 错误；
C项：在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，光的波长减小，则干涉条
纹间距变窄，故C 错误；
D 项：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．
4．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 。

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】
由相对论质速关系式m
v ＝
＝2.6×108m/s ，故选C. 7．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．
8．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据时间的相对性可知，选项A 正确．
9．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；
10．D
解析：D
【解析】
【详解】
AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用。

故AB 错误；
C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变。

故C 错误；
D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，故D 正确。

11．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；
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。

13．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．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．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．
16．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。

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 。

18．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 。

19．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 。

20．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 。

21．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 。

22．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据2T =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，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。

23．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。

24．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．
25．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。