高考物理新近代物理知识点之相对论简介真题汇编及答案解析(4)
高考物理新近代物理知识点之相对论简介真题汇编及答案解析(4)
一、选择题
1．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
2．研究下列物体的运动，不适合使用经典力学描述的是（）
A．行驶的自行车 B．接近光速运动的粒子
C．投出的篮球 D．飞驰的汽车
3．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
4．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
5．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是()
A．运动中的物体，其质量无法测量
B．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C．物体的质量太大
D．物体质量并不随速度变化而变化
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．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
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．自然界中有质量的实际物体运动的最大速度不会超过（）
A．空气中的光速B．真空中的光速
C．电子绕原子核运动的速度D．宇宙飞船运动的速度
12．下列说法正确的是________．
A．物体做受迫振动时，振幅与物体本身无关
B．光纤通信是激光和光导纤维相结合实现的
C ．火车以接近光速通过站台时车上乘客观察到站台上的旅客变矮
D ．全息照相技术是光的衍射原理的具体应用
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．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．根据所学的物理知识，判断下列说法中正确的是（ ） A ．伽利略通过“理想实验”得出“力是维持物体运动的原因” B ．法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律
C ．爱因斯坦质能方程中：高速运动的粒子质量比其静止时的质量（静质量）更小
D ．汤姆生利用阴极射线管发现了电子，并提出了原子的核式结构模型 16．与相对论有关的问题，下列说法正确的是（ ）
A ．火箭内有一时钟，当火箭高速运动后，此火箭内观察者发现时钟变慢了
B ．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的
C ．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度要长些
D ．高速运动物体的质量会变小
17．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
18．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22
3
倍 C ．该行星与“Gliese558113
365
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19．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．
20．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
21．下列对光学现象的认识正确的是（）
A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象
B．狭义相对论说，在任意惯性参考系里，一切力学规律都是相同的
C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象
D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高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．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
24．一枚静止时长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
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．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2．B
解析：B
【解析】
【分析】
根据题中“不适合经典力学的物体的运动”可知，本题考查经典力学规律适用范围，运用经典力学规律适用范围的判断条件：经典力学适用于宏观物体及低速运动，进行分析。【详解】
解：A.C.D、行驶的自行车、投出的篮球以及飞驰的汽车的运行都属低速，经典力学能适用。故ACD不符合题意。故ACD错误；
B、粒子接近光速运动，属于高速，而微观粒子的能量，则是微观粒子，所以经典力学就不在适用，故B正确。
【点睛】
当物体的速度接近光速时，从相对论角度来说，时间延长、空间缩短、质量增加，不适合使用经典力学描述．
3．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。
4．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；
5．B
解析：B
【解析】
物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD 错误．所以B正确，ACD错误．
6．C
解析：C
【解析】
由相对论质速关系式m ＝
2
1v c ??- ???可得到 v ＝c 2
01m m ??- ???
＝c 2
112??- ???＝3c ＝2.6×108m/s ，故选C. 7．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
由题意2
0E 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 00.25
0.50.511
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．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．
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．B
解析：B
【解析】
【详解】
根据爱因斯坦相对论原理，自然界中有质量的实际物体运动的最大速度不会超过真空中的光速；
A．空气中的光速，与结论不相符，选项A错误；
B．真空中的光速，与结论相符，选项B正确；
C．电子绕原子核运动的速度，与结论不相符，选项C错误；
D．宇宙飞船运动的速度，与结论不相符，选项D错误；
12．B
解析：B
【解析】
【分析】
受迫振动时，其振幅与驱动的频率和固有频率的比值有关；光纤通信是激光的频率单一性；光速不变原理有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的；全息照片是利用激光的相干性较好.
【详解】
A、物体做受迫振动时，当驱动力频率等于物体的固有频率时，振幅最大，出现共振现象，驱动力频率与固有频率相差越小，振幅越大；故A错误.
B、光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，利用了激光的频率单一性的特点；故B正确.
C、根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮；故C错误.
D、全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性；故D错误.
故选B.
【点睛】
该题考查受迫振动、光纤通信、激光的性质、全息照片、爱因斯坦的相对论等在实际生活
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．B
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．伽利略通过理想斜面实验，得出“力不是维持物体运动原因”的结论，故A错误；B．英国科学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律：电磁感应定律，故B正确；C．爱因斯坦质能方程中：高速运动的粒子质量比其静止时的质量（静质量）更大，故C 错误；
D．汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，并提出原子的枣糕模型，故D错误；
故选B。
16．B
解析：B
【解析】
【详解】
A．当火箭高速运动后，火箭内观察者相对于时钟的速度仍然是0，所以发现时钟的快慢不变，故选项A错误；
B．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的，故选项B正确；
C．根据尺缩效应，沿尺子长度方向运动的尺子长度比静止的尺子长度短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，故选项C错误；
D ．高速运动物体的质量是会变大的，所以牛顿运动定律不适合高速运动的物体，故选项D 错误。 故选B 。
17．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．
18．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2
Mm
mg G
R =可知 2
2
2186 1.53
g 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
2
2
2GMm 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。
19．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；
20．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
21．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，故A错误；
B．根据狭义相对论的两个基本假设可知，在不同惯性参考系里，一切物理规律都是相同的，故B错误；
C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象，故C错误；
D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，由于光的折射，他看到灯的位置比实际位置高，故D正确。
故选D。
22．D
解析：D
【解析】
【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】
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。
24．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。
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。