高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第二节 相对论时空观课后练习题

5.2相对论时空观基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册

一、选择题（共12题）

1．下列物理学史，错误的是

A．牛顿发现了万有引力定律

B．卡文迪许第一次在实验室比较精确的测出了引力常量G

C．开普勒指提出了所有行星的运行轨道都是椭圆

D．加利略提出了狭义相对论

2．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3C的速度匀速飞过（C为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间

A．大于100分钟 B．等于100分钟 C．小于100分钟 D．不能确定

3．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

4．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．一根杆的长度静止时为，不管杆如何运动，杆的长度均小于

C．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，则与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了

D．相对论只适用于高速运动（速度接近真空中的光速的运动），不适用于低速运动

5．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论，这说明(   )

A．世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分

B．人的认识具有能动性，都能够正确地反映客观世界

C．人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化

D．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识

6．如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9m，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为c、飞行器中的飞行员认为（　　）

A．教室中的时钟变快

B．教室的长度大于9m

C．从光源发出的光先到达教室后壁

D．光源发出的光，向后的速度小于c

7．关于经典物理学和相对论，下列说法正确的是（  ）

A．经典物理学和相对论是各自独立的学说，互不相容

B．相对论完全否定了经典物理学

C．相对论和经典物理学是两种不同的学说，二者没有联系

D．经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立

8．当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是

A．一切物体都在不停地发射红外线

B．紫外线有助于人体合成维生素D

C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等

D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同

9．某物体在静止时的质量为，在速度为v的高速（接近光速）情况下质量为m，则由狭义相对论可知物体速度v为（       ）

A． B．

C． D．

10．历史上很多物理学家对物理学的发展做出了重要的贡献，下面有关描述符合物理学史实的是

A．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术

B．爱因斯坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观

C．查德威克发现了电子，揭开了人类探究原子结构的序幕

D．德布罗意提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难

11．像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性。下列说法正确的是（       ）

A．量子论和狭义相对论否定了经典力学

B．牛顿的万有引力理论适用于白矮星表面

C．相对论适用于任何情况下的任何物体

D．狭义相对论是时空观发展史上的一次大变革

12．如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb大于vc，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为（　　）

A．a B．b C．c D．无法确定

二、填空题（共4题）

13．万有引力定律由物理学家________提出，行星运动的三大定律由德国天文学家________提出．引力常量G的大小由英国物理学家________测得．狭义相对论由物理学家________提出．（选填“爱因斯坦”“卡文迪许”“开普勒”“牛顿”）

14．如图所示，是“_____”的微标，它象征着物理学家_____在时空相对论上有着渊博的见解和洞察力。观察这个徽标，提出一个相关问题，并分析回答自己所提出的问题。

问题：_____。

分析与回答：_____。

15．下列说法正确的是________．

A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理

B鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大

C．地面上的人观察在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快

D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰

E无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理

16．经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们的时间间隔总是________的．相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是________的，惯性系________越大，惯性系中的________越慢．非但如此，惯性系中的一切________．相对时间间隔公式：设Δτ表示与运动的惯性系相对静止的观察者观测的时间间隔，Δt表示地面上的观察者观测同样两事件的时间间隔，则它们的关系是Δt＝ ________.

三、综合题（共4题）

17．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍。试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？

18．设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：

(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动；

(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。

19．一支静止时长为l的火箭以速度v从观察者的身边飞过。

(1)火箭上的人测得的火箭长度应为多少？

(2)观察者测得的火箭长度应为多少？

(3)如果火箭的速度变为光速的二分之一，观察者测得的火箭长度应为多少？

20．在静止坐标系中的正立方体边长为l0，另一坐标系以相对速度v平行于正立方体的一边运动。问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少？

参考答案：

1．D

2．A

3．C

4．C

5．C

6．C

7．D

8．D

9．B

10．B

11．D

12．B

13．     牛顿     开普勒     卡文迪许     爱因斯坦

14．     2005年世界物理年     爱因斯坦     为什么把2005年定为世界物理年？     为了纪念爱因斯坦关键性科学发现（相对论等）一百周年

15．ABD

16．     相同     不同     相对运动     时间进程     物理过程、化学过程、乃至观察者自己的生命节奏都变慢了    

17．1.155倍

18．(1)0.946c　(2)4.0s

19．(1)l；(2)；(3)

20．l03