高中物理相对论简介练习题(含解析)

高中物理相对论简介练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．下列说法中正确的是（）A．牛顿测出了引力常量，他被称为“称量地球质量”第一人B．相对论时空观认为物体的长度会因物体的速度不同而不同C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同D．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点2．2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对物理学的贡献。

爱因斯坦对物理学的贡献之一是（）A．建立“电磁场理论”B．创立“相对论”C．发现“能量守恒定律”D．发现“万有引力定律”3．下列说法不符合相对论的观点的是（）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．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C．相对论认为时间和空间与物体的运动状态有关D．当物体运动的速度v远小于c时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计4．相对论已成为迄今人们认知并描述高速世界的最好理论工具。

创建相对论的科学家是（）A．牛顿B．伽利略C．开普勒D．爱因斯坦5．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）的火箭沿AB方向飞行，两观察者身边各有一个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．甲测得的光速为c，乙测得的光速为c vB．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了C．甲测得的AB间的距离小于乙测得的AB间的距离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B先接收到闪光6．1905年到1915年，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。

狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。

广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。

下列有关相对论的内容，说法正确的是（）A．狭义相对论的两条基本假设是不确定关系与光速不变原理B．飞船以0.2c的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该星球上的观察者测量到的激光速度为1.2cC．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值D．已知μ子低速运动时的平均寿命是3.0μs。

当它以0.99c的速度飞行，若以地面为参考系，此时μ子的平均寿命变长7．500米口径的中国天眼（FAST）是世界上已建成的最大的射电望远镜，可监测脉冲星，探测引力波的存在。

而引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块“拼图”。

关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法正确的是（）A．牛顿力学适用于研究宏观物体的低速运动B．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值C．高速运动的μ子寿命变长这一现象，既能用相对论时空观解释，又能用经典理论解释D．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的8．离开地面6km高空存在某μ子源，产生的μ子以0.99c（c为真空中光速）飞向地面。

已知μ子的静止寿命为3.0 ×10-6s。

地面能收到该源的μ子，则（）A．高速μ子的寿命大于3.0 ×10-6sB．高速μ子的寿命等于3.0 ×10-6sC．μ子参考系下观察到离地距离大于6kmD．μ子参考系下观察到离地距离等于6km二、多选题9．下列说法正确的是（）A．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，相邻两条亮条纹间距也增大B．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使像更清晰，这是利用了光的偏振原理C．我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了D．用光照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会显示，这是利用紫外线的荧光效应10．下列说法正确的是（）A．超声波的频率比普通声波的频率大，更容易发生衍射现象B．市场上加工烤鸭的远红外烤箱，其加热作用主要是靠紫外线来实现的C．光从一种介质进入另一种介质时，折射角的大小取决于两种介质的性质D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时要小一些11．下列运动中，能用牛顿力学规律描述的是（）A．小孩用力抛出的石块在空中的运动B．“和谐号”从深圳向广州飞驰C．人造卫星绕地球运动D．粒子接近光速运动12．下列说法正确的是（）A．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽B．机械波在传播过程中，各质点的振动周期相同，起振方向不都相同C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大D．一束色光从一种介质进入另一种介质中，波长变化导致色光的颜色可能发生变化E．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的三、填空题13．提出万有引力定律的科学家是____；提出相对论的科学家是____。

14．宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以0.8c(c为真空中的光速)远离地球，地球上的人看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”“等于”或“小于”)l，飞船和地面上各有一只铯原子钟，地球上的人观察到________(选填“飞船上钟较快”“地面上钟较快”或“两只钟一样快”)。

四、实验题15．如图所示，在吹一个表面画有许多斑点的气球时会发现，随着气球的鼓起，斑点间的距离在不断变化。

从任何一点出发，其他的点都可以以它为中心向四周散开，并且距离越远散开的速度越快。

如果我们把这个气球比作宇宙，试回答下列问题（1）根据多谱勒效应，当星系靠近观察者时，见到的星光光谱线向频率高的蓝光方向移动，反之则向红光方向移动。

把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系。

当我们把气球逐渐吹起时，以太阳系为观测中心，我们观测到的星系大多在向___________光方向移动，也就是说它们都在_____________（靠近/远离）太阳系，并且距离太阳系越远的星系移动的速度越_______________（快/慢）。

（2）实验说明大多数星系之间的距离都在______________，由此推测宇宙正处于____________之中。

五、解答题16．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c)17．远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？18．研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的粒子，称为介子，质量约为电子质量的273倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称为π＋或π－。

若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ＝2.56×10－8s，设π±介子以0.9c的速率运动，电子的质量为9.1×10－31kg，求：（1）在实验室参考系中观测到该粒子的平均寿命；（2）在实验室参考系中观测到该粒子运动的平均距离。

参考答案：1．B【详解】A．卡文迪许测出了引力常量，他被称为“称量地球质量”第一人。

故A错误；B．相对论时空观认为物体的长度会因物体的速度不同而不同。

故B正确；C．绕同一恒星运转的所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同。

故C错误；D．哥白尼提出了“日心说”的观点。

故D错误。

故选B。

2．B【详解】A．麦克斯韦建立了“电磁场理论”，故A错误B．爱因斯坦重要的贡献有创立“相对论”，故B正确C．焦耳发现“能量守恒定律”，故C错误D．牛顿发现“万有引力定律”，故D错误故选B。

3．A【详解】A．时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，A错误；B．由l l=可知l l<B正确；C．狭义相对论的内容是时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化，C正确；D．由尺缩效应和钟慢效应公式可知，当v远小于c时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，D正确。

故选A。

4．D【详解】爱因斯坦在1905年5月，提出狭义相对论，1916年3月，完成总结性论文《广义相对论的基础》，故D正确，ABC错误。

5．D【详解】A．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D错误；B．根据钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变慢了，故B错误；C．根据尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，可知甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离，故C错误；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，对乙而言，则乙认为B 先接收到闪光，故D正确。

故选D。

6．D【详解】A．狭义相对论的两条基本假设是狭义相对性原理与光速不变原理，故A项错误；B．根据狭义相对论的假设，真空中光速相对于不同的惯性参考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，故B项错误；C．在微观高速领域，要用量子力学和相对论理论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现就否定了牛顿力学，牛顿力学仍然是正确的，故不会过时也不会失去价值，故C 项错误；D．当μ子低速运动时的平均寿命是3.0μs。

当它以0.99c的速度飞行，若以地面为参考系，此时μ子的平均寿命变长，故D项正确。

故选D。

7．A【详解】A．牛顿力学适用于研究宏观物体的低速运动，A正确；B．在微观高速领域，要用量子力学和相对论理论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了牛顿力学，牛顿力学作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中，不会过时，不会失去价值，B错误；C．高速运动的μ子寿命变长这一现象，属于微观高速运动，只能用相对论时空观解释，不能用经典理论解释，C错误；D．宏观低速物体牛顿力学适用，微观粒子量子力学适用，D错误。

故选A。

8．A【详解】AB ．根据钟慢效应60t t -==> 由此可知，高速μ子的寿命大于3.0×10-6s ，故A 正确，B 错误；CD ．根据尺缩效应0l l l = 由此可知，μ子参考系下观察到离地距离应小于6km ，故CD 错误。

故选A 。

9．BD【详解】A ．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，由L x dλ∆= 可知，相邻两条亮条纹间距减小，A 错误；B ．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片，可以滤去水面的反射光，使像更清晰，利用了光的偏振原理，B 正确；C ．根据相对论可知，我们发现竖直方向上高速运动的球，水平方向上长度没有变化，竖直方向上长度变短了，C 错误；D ．用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会显示，利用的原理就是紫外线的荧光效应，D 正确。