高考物理近代物理知识点之相对论简介经典测试题含答案解析(1)

高考物理近代物理知识点之相对论简介经典测试题含答案解析(1)

一、选择题

1．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

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

.在以下叙述3．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程

中，正确的说法是()

A．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星

B．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学

D．开普勒经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点

4．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

5．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

6．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

7．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

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．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

10．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-

11．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

12．以下说法正确的是（）

A．核裂变与核聚变都伴有质量亏损，亏损的质量转化成能量

B．β射线和光电效应中逸出的电子都是原子核衰变产生的

C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系

D．原子核所含核子单独存在时的总质量不小于该原子核的质量

13．一个质量为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

14．关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是（）

A．狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律

B．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律

C．牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律

D ．牛顿物理学和狭义相对论都既适用于高速运动又适用于低速运动规律

15．下列对爱因斯坦质能方程的理解正确的是（ ）

A ．2E mc =中能量E 其实就是物体的内能

B ．公式2E mc =适用于任何类型的能量

C ．由2E mc =△△知质量与能量可以相互转化

D ．2

E mc =不适合用来计算电池中的化学能

16．关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（ ）

A ．经典力学过时了，应该被量子力学所取代

B ．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释

C ．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述

D ．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述

17．一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆特殊的有轨电车，都被加速到接近光速，在我们的静止参考系中进行测量，下列说法正确的是（ ）

A ．摩托车的质量增大

B ．有轨电车的质量增大

C ．摩托车和有轨电车的质量都增大

D ．摩托车和有轨电车的质量都不增大

18．下列说法正确的是（ ）

A ．单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零

B ．有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象

C ．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

D ．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大

19．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

20．下列关于相对论的说法错误的是（ ）

A ．相对论与量子力学否定了经典力学理论

B ．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的

C ．狭义相对论只适用于惯性参考系

D ．在相对论力学中，物体静止时的质量最小

21．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

22．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

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．下列说法中正确的是（）

A．电磁波具有偏振现象，说明电磁波是纵波

B．电磁波谱中最容易发生衍射的是无线电波

C．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，是因为它们都可以在真空中传播

D．光速不变原理和时间间隔的相对性是狭义相对论的两个基本假设

25．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

【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】

【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。

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．B

解析：B

【解析】

【详解】

美国天文学家汤博发现冥王星，海王星是英国人亚当斯发现的，故A错误；英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人”，选项B正确；爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并不否定经典物理学，选项C错误；哥白尼经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点，选项D错误.

4．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．

5．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α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；

6．C

解析：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。

7．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。

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．B

解析：B

【解析】 由21()v l l c =-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21()v l l c =-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21()v

l l c

=-分析 10．B

解析：B

【解析】

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；

11．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。12．C

解析：C

【解析】

【详解】

A、核裂变与核聚变都伴有质量亏损，根据质能方程可以知道，亏损的质量释放所对应的能量，并不是转化成能量，故A错误；

B、发生一次β衰变，就有一个中子转化为质子，β衰变的本质是一个中子变成一个质子的过程，同时放出一个电子，光电效应逸出的电子是原子的核外电子电离产生的，故B错误；

C、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系，故C正确；

D、原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，因为核子结合成原子核时要释放能量，由质能方程知质量减小；选项的意思为原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误．

13．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。

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

AB．爱因斯坦创立狭义相对论为的是研究物体在高速运动时所遵循的规律，故A错误，B 正确；

C．牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律，故C错误；

D．经典力学只适用于宏观物体的低速运动，不适用于与高速运动；狭义相对论既适用于高速运动，也适用于低速运动，故D错误；

故选B。

15．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。

16．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A．经典力学在低速宏观物理过程中适用，量子力学不可替代，故A错误；

B．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，故B错误；

C．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，故C错误；

D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述，故D正确．

17．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

在相对论中，普遍存在一种误解，认为运动物体的质量总是随速度的增加而增大，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。正确的理解是，物体质量增大只发生在给它不断输入能量的时候。对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入，而摩托车的能量却是它自

己带来的。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。能量与质量相对应，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的增加而增大。选项B正确，ACD错误。

故选B。

18．B

解析：B

【解析】

【详解】

A．单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误；B．薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；

C．均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；

D．根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故D错误。

故选：B。

19．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。

20．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

A．经典力学研究的是宏观、低速、弱引力范围，相对论和量子力学分别研究的是高速和微观领域，只是研究的范围不同，并没有否定经典力学理论，故A错误，符合题意；B．根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B正确，不符合题意；

C．根据狭义相对论的基本假设可知，狭义相对论只适用于惯性参考系，对应非惯性系不适用，故C正确，不符合题意；

D．根据质速公式

m=

m0是静止时的质量， m是物体以速度v运动时的质量，v等于零时，质量最小，故D正确，不符合题意。

故选A。

21．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。

22．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。

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．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

A．只有横波才会发生偏振现象，电磁波具有偏振现象，说明电磁波是横波，故A错误；B．波长越长，衍射越明显，电磁波谱中波长最长的是无线电波，故电磁波谱中最容易发

生衍射的是无线电波，故B正确；

C．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，而机械波的传播需要介质，真空中不传播，故C错误；

D．光速不变原理和相对性原理是狭义相对论的两个基本假设，故D错误。

故选B。

25．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。