高考物理近代物理知识点之相对论简介基础测试题及答案解析(4)

高考物理近代物理知识点之相对论简介基础测试题及答案解析(4)

一、选择题

1．有一把长为L的尺子竖直放置，现让这把尺子沿水平方向以接近光的速度运行，运行过程中尺子始终保持竖直，那么我们此时再测量该尺子的长度将（）

A．大于L B．小于L C．等于L D．无法测量

2．以下说法中正确的是（）

A．红外线的波长比可见光的波长长,银行利用红外线灯鉴别钞票的真伪

B．麦克斯韦提出了电磁场理论,并用实验证实了电磁波的存在

C．多普勒效应说明波源的频率发生改变

D．狭义相对论认为:在惯性系中,不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的3．下列说法正确的是

A．做简谐运动的单摆，其振动能量与振幅和摆球质量无关

B．泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相利用了激光的衍射原理

C．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的

D．高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的偏振现象

4．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

5．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

6．如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上放着、、三个时钟，下列说法正确的是（）

A．时钟走时最慢，时钟走时最快

B．时钟走时最慢，时钟走时最快

C．时钟走时最慢，时钟走时最快

D．时钟走时最慢，时钟走时最快

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．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

9．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

10．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

11．下列说法正确的是

A．爱因斯坦建立了相对论

B．开普勒发现万有引力定律

C．牛顿测出了万有引力常量

D．卡文迪许发现行星运动三大定律

12．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（）

A．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离

B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了

C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-v

D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光

13．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

14．下列说法中正确的是________。

A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低

B．相同频率的机械波和电磁波叠加时也能发生干涉现象

C．雷电时发出的声光从空气传入水中波长均减小

D．高速运动的飞船中测得舷窗的长度比静止在地面上的该飞船中测得的短

15．一个质量为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

16．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

=不适合用来计算电池中的化学能

E mc

17．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

18．一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19．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20．有兄弟两人，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，该现象的科学解释是( )

A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了

B．弟弟思念哥哥而加速生长了

C．由相对论可知，物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢

D．这是神话，科学无法解释

21．以下哪些属于狭义相对论的基本假设（）

A．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小

B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的

D．物体的能量E和其质量m满足E=mc2

22．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

23．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

24．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

25．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

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．C

解析：C

【解析】

【详解】

相对论中所谓的“运动的尺子变短”现象是发生在尺子运动方向上的，现在尺子在竖直方向

没发生高速运动，由此可知它的长度将不变；

故选C。

2．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

（1）红外线的波长比可见光的波长长，但银行是利用紫外线灯鉴别钞票的真伪；故A错误；

（2）麦克斯韦1860年提出了电磁场理论，一直到1888年赫兹才用实验证实了电磁波的存在；故B错误；

（3）多普勒效应是接收者接收到的波的频率发生改变，而波源本身的频率并未改变．故C 错误；

D、狭义相对论认为：在惯性系中，不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，故D正确．

故本题选D．

【点睛】

红外线的波长比可见光的波长长，银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪；麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在；多普勒效应说明接受者接受到的波的频率发生改变；光速不变是相对论的两个基本假设之一．

3．C

解析：C

【解析】

【详解】

A、做简谐运动的单摆机械能守恒，其数值等于最大位移处摆球的重力势能或平衡位置处摆球的动能．摆球质量越大、振幅越大，其振动能量越大，所以做简谐运动的单摆，其振动能量与振幅和摆球质量有关，故A错误；

B、泊松亮斑是光的衍射现象产生的，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，故B错误；

C、在狭义相对论中，质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的，即都是相对的，故C正确；

D、高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象，故D错误。

4．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。

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

6．C

解析：C

【解析】

【详解】

A、B、C三个时钟中，C相对于地面的速度最大，A相对于地面的速度最小；由

可知，C时钟走时最慢，A时钟走时最快，故选项C正确．

7．B

解析：B

【解析】

【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．D

解析：D

经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D 对；

9．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。

10．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．

11．A

解析：A

【解析】

【详解】

A.爱因斯坦建立了相对论，故A 正确。

B.牛顿发现万有引力定律，故B 错误。

C.卡文迪许测出了万有引力常量，故C 错误。

D.开普勒发现行星运动三大定律，故D 错误。

12．A

解析：A

【解析】

【分析】

利用相对论的重要结论，如时间变慢

t t '=

、长度收缩假说L L =关系式和质能关系式分析现象.

【详解】

A

．由爱因斯坦的长度收缩原理L L

=v越大，测出的距离L越

短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；故A正确.

B

．由时间变慢假说

t t

'=

，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间

变长；故B错误.

C．根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c；故C错误.

D．甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；故D错误.

故选A.

【点睛】

本题考查了爱因斯坦的相对论知识，明确不同参考系中光速不变，在接近光速的参考系中时间变慢，长度变短，质量变大.

13．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．

14．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低，选项A正确；

B．机械波和电磁波是不同性质的波，即使频率相同叠加时也不能发生干涉现象，选项B 错误；

C．雷电时发出的声从空气传入水中波速变大，波长变大；光从空气传入水中波速变小，波长变小，选项C错误；

D．高速运动飞船中，沿着速度的方向两点距离才变短，选项D错误。

故选A。

15．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。

16．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

E mc

=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；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。

17．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。

18．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。

19．D

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。

20．C

解析：C

【解析】

【分析】

上述故事反映的是爱因斯坦的相对论，爱因斯坦是20世纪伟大的科学家之一，提出相对论，揭示了空间、时间的辩证关系．根据爱因斯坦的相对论，物体高速运动时，运动物体的尺寸变短了，时针变慢了，因此运用爱因斯坦的相对论，可以解释题目中的现象，即物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢．故选C．

21．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为：相对性原理和光速不变原理，相对论原理即为即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，光速不变原理即为光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关，其他内容均建立在这两点的基础之上，故B正确，ACD错误。

故选B。

22．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

23．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。

24．D

解析：D

【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。

25．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