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沪科版上海必修第二册高一物理下学期课后培优分级练专题19相对论初步(原卷版+解析)
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这是一份沪科版上海必修第二册高一物理下学期课后培优分级练专题19相对论初步(原卷版+解析),共18页。试卷主要包含了单选题,多选题,填空题等内容,欢迎下载使用。
1.(2022秋·上海虹口·高三统考期末)爱因斯坦在物理学中的重要贡献有( )
A.发现万有引力定律B.建立狭义相对论
C.首次测定元电荷的电荷量D.最早发现电磁感应现象
2.(2023·上海·高三专题练习)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.(2022春·上海黄浦·高一期末)设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源,则下列说法正确的是( )
A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c
B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是
D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
4.(2022春·上海嘉定·高一上海市嘉定区第一中学期末)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.爱因斯坦假设:在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是相同的
C.所有星体轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同
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
5.(2022春·上海浦东新·高一华师大二附中校考阶段练习)爱因斯坦为近代物理开辟了新纪元,如图为写有著名质能方程的爱因斯坦亲笔信。关于相对论时空观与牛顿力学的局限性,下列说法中正确的是( )
A.相对论认为在不同的惯性系中,物理规律和形式都是相同的
B.经典时空观认为时间、长度和质量都与参照系的运动有关
C.经典力学就是牛顿运动定律,适用于宏观、低速、弱引力的情况
D.相对论表明真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的
6.(2022秋·上海宝山·高二上海交大附中校考开学考试)一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是
A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
7.(2022春·上海杨浦·高一上海市杨浦高级中学期末)2021年10月16日,神舟十三号载人飞船与天和核心舱采用自主快速径向交会对接模式成功对接。据王亚平介绍,航天员在核心舱内每天能看到16次日出。已知地球半径为6400km,地球表面的重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.核心舱的离地高度比同步卫星高
B.核心舱的运行速度大于第一宇宙速度
C.核心舱的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度
D.根据狭义相对论,载人飞船在轨飞行的过程中,航天员的手表变快了
8.(2022春·上海杨浦·高一上海市杨浦高级中学校考期末)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
B.甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变快了
C.甲测得的间的距离小于乙测得的间的距离
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
9.(2018春·上海金山·高二上海市金山中学期末)下列说法正确的是( )
A.可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干
B.根据麦克斯韦的电磁理论,变化的电场周围一定可以产生电磁波
C.光的偏振现象证明了光是一种纵波
D.火车以接近光速行驶时,我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
10.(2022春·上海长宁·高一期末)有一艘从地球匀速飞向太空的宇宙飞船,地球上的观察者发现宇宙飞船上的钟比地球上的走得慢,则宇宙飞船上的观察者( )
A.也认为自己的钟比地球上的走得慢
B.发现飞船上钟的快慢与其在地球上时确实有变化
C.发现地球上的钟比飞船上的走得慢
D.认为地球上观察者记录的时间不准确
11.(2022春·上海嘉定·高一上海市嘉定区第一中学期末)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
12.(2022春·上海长宁·高一期末)2016年科学家首次宣布探测到引力波,引力波的发现成为以下哪个理论的实验证据( )
A.牛顿运动定律
B.万有引力定律
C.狭义相对论
D.广义相对论
13.(2022秋·上海嘉定·高二上海市嘉定区第一中学校考期中)引力波是根据爱因斯坦的广义相对论作出的奇特预言之一,三位美国科学家因在引力波的研究中有决定性贡献而荣获诺贝尔奖。对于引力波概念的提出,可以通过这样的方法来理解:麦克斯韦认为,电荷周围有电场,当电荷加速运动时,会产生电磁波;爱因斯坦认为,物体周围存在引力场,当物体加速运动时,会辐射出引力波。爱因斯坦的观点的提出,采取了哪种研究方法( )
A.观察法B.理想模型法C.类比法D.控制变量法
14.(2022春·上海杨浦·高一期末)根据相对论的知识分析,下列说法正确的是( )
A.经过太阳周边的光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用
B.牛顿是狭义相对论和广义相对论的创立者
C.引力场越强的位置,时间进程越快
D.广义相对论可以解释引力红移现象
15.(2022秋·上海徐汇·高一上海市南洋模范中学期末)爱因斯坦建立了广义相对论,并根据这一理论推导得出三个著名的预言:水星轨道近日点的进动;太阳引起的光线偏折;光波的重力红移。经过科学实验的检验,最终证实这些预言的理论计算与实验结果都能吻合。这说明广义相对论( )
A.是人类对客观世界的最终反映
B.被观察结果证实了理论的合理性
C.是客观事实检验过的绝对真理
D.比牛顿引力理论更具实用价值
二、多选题
16.(2022秋·上海嘉定·高二上海市嘉定区第一中学期中)对相对论的理解正确的是( )
A.在不同惯性系中,物理规律的形式可能是不同的
B.在不同惯性系中,光在真空中任何方向的传播速度均相同
C.相对论时空观认为运动物体的长度与物体的运动状态无关
D.相对论时空观认为物理过程的快慢与物体的运动状态有关
17.(2022春·上海宝山·高一上海交大附中校考阶段练习)下列说法中正确的是( )
A.在任何参考系中,物理规律都是相同的,这就是广义相对性原理
B.在不同的参考系中,物理规律都是不同的,例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系
C.一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价,这就是著名的等效原理
D.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价,这就是著名的等效原理
18.(2022春·上海宝山·高一上海交大附中校考阶段练习)下列说法中,正确的是( )
A.由于太阳引力场的影响,我们有可能看到太阳后面的恒星
B.强引力作用可使光谱线向红端偏移
C.引力场越强的位置,时间进程越快
D.由于物质的存在,实际的空间是弯曲的
三、填空题
19.(2022秋·上海奉贤·高三校考阶段练习)由牛顿第二定律可知,一个静止的物体,在恒定合外力F的作用下,将做匀加速直线运动。经过足够长时间后,它的速度___(选填“能”或“不能”)达到并超过光速。这是因为__________。
20.(2022春·上海嘉定·高一期末)一艘太空飞船静止时的长度为30m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球。地球上的观测者测得该飞船的长度____________30m,飞船发来的光信号____________c。(均选填“大于”、“等于”、“小于”)
21.(2021春·上海浦东新·高一期末)牛顿建立的经典力学理论对低速运动的物体很精确,但对__________运动的物体就不适用了。物理学家__________建立的狭义相对论弥补了牛顿经典力学理论的局限性,根据狭义相对论,当电子速度达到倍光速时,其质量达到静止质量的__________倍。(数字形式作答)
22.(2022春·上海静安·高二统考阶段练习)(1)如图所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶,当铁塔B发出一个闪光,列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是_______;
A.同时被照亮
B.A先被照亮
C.C先被照亮
D.无法判断
(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质,若反向光线与折射光线垂直,则入射角为_______。真空中的光速为c,则光在该介质中的传播速度为_______;
(3)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂,下湍系上质量为m的物块,将物块向下拉离平衡位置后松开,物块上下做简谐运动,其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期________。
23.(2022春·上海杨浦·高一上海市杨浦高级中学期末)质量的质子在高能粒子加速器中被加速到动能。某同学根据计算出质子的速度大小为(计算无误)。此速度值的不合理之处是:______。这说明:牛顿力学只适用于______(选填“高速”或“低速”)。
一、单选题
1.(2022秋·上海虹口·高三统考期末)爱因斯坦在物理学中的重要贡献有( )
A.发现万有引力定律B.建立狭义相对论
C.首次测定元电荷的电荷量D.最早发现电磁感应现象
【答案】B
【详解】A.牛顿发现了万有引力定律,故A错误;
B.爱因斯坦建立了狭义相对论,故B正确;
C.密立根首次测定元电荷的电荷量,故C错误;
D.法拉第最早发现电磁感应现象,故D错误。
故选B。
2.(2023·上海·高三专题练习)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”
【答案】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.(2022春·上海黄浦·高一期末)设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源,则下列说法正确的是( )
A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c
B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是
D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
【答案】D
【详解】根据狭义相对论的两个基本假设之一:光速不变原理可知,即光在真空中沿任何方向传播速度都是c,则观察者在地面上和在飞船中观测光的速度均为c。
故选D。
4.(2022春·上海嘉定·高一上海市嘉定区第一中学期末)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.爱因斯坦假设:在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是相同的
C.所有星体轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同
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
【答案】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,A错误;
B.爱因斯坦假设:在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是相同的,B正确;
C.只有绕同一中心天体转动的星体轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相同,绕不同中心天体转动的星体轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值不相同,C错误;
D.哥白尼提出了“日心说”的观点,D错误;
故选B。
5.(2022春·上海浦东新·高一华师大二附中校考阶段练习)爱因斯坦为近代物理开辟了新纪元,如图为写有著名质能方程的爱因斯坦亲笔信。关于相对论时空观与牛顿力学的局限性,下列说法中正确的是( )
A.相对论认为在不同的惯性系中,物理规律和形式都是相同的
B.经典时空观认为时间、长度和质量都与参照系的运动有关
C.经典力学就是牛顿运动定律,适用于宏观、低速、弱引力的情况
D.相对论表明真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的
【答案】A
【详解】A.相对论认为在不同的惯性系中,物理规律和形式都是相同的,A正确;
B.经典时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在的,时间,长度和质量都与参照系的运动无关, B错误;
C.经典力学并不等于牛顿运动定律,牛顿运动定律只是经典力学的基础,C错误;
D.相对论告诉我们,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,D错误。
故选A。
6.(2022秋·上海宝山·高二上海交大附中校考开学考试)一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是
A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
【答案】B
【详解】根据狭义相对论可知,沿相对运动方向的长度缩短,所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m,飞船上的人测量飞船的长度等于30m,所以A错误;B正确;根据光速不变原理,飞船上和地球上测量光的速度都等于c,故C、D错误.
7.(2022春·上海杨浦·高一上海市杨浦高级中学期末)2021年10月16日,神舟十三号载人飞船与天和核心舱采用自主快速径向交会对接模式成功对接。据王亚平介绍,航天员在核心舱内每天能看到16次日出。已知地球半径为6400km,地球表面的重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.核心舱的离地高度比同步卫星高
B.核心舱的运行速度大于第一宇宙速度
C.核心舱的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度
D.根据狭义相对论,载人飞船在轨飞行的过程中,航天员的手表变快了
【答案】C
【详解】A.核心舱的周期
而同步卫星的周期为24h;根据万有引力提供向心力
解得
可知周期越大,轨道半径越大,所以核心舱的离地高度比同步卫星低,A错误;
B.根据
可得
可知轨道半径越大,运行速度越小,贴近地球表面卫星的运行速度等于第一宇宙速度,因此核心舱的运行速度应小于第一宇宙速度,B错误;
C.根据万有引力提供向心力
解得
所以核心舱的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度,根据
可知地球同步卫星的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度,所以核心舱的向心加速度大于赤道上的物体随地球自转的向心加速度,C正确;
D.根据狭义相对论可知,在轨飞行的过程中,航天员的手表变慢了,D错误。
故选C。
8.(2022春·上海杨浦·高一上海市杨浦高级中学校考期末)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
B.甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变快了
C.甲测得的间的距离小于乙测得的间的距离
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
【答案】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。
9.(2018春·上海金山·高二上海市金山中学期末)下列说法正确的是( )
A.可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干
B.根据麦克斯韦的电磁理论,变化的电场周围一定可以产生电磁波
C.光的偏振现象证明了光是一种纵波
D.火车以接近光速行驶时,我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
【答案】D
【详解】红外线的热效应显著,可以利用红外线的热效应对物体进行烘干,故A错误;根据麦克斯韦的电磁理论,变化的电场周围一定可以产生磁场,但如果是均匀变化的电场会产生恒定的磁场,不会形成电磁波,故B错误;光的偏振现象证明了光是一种横波,即电磁振动矢量与传播方向垂直,故C错误;火车以接近光速行驶时,根据爱因斯坦相对论的尺缩效应,我们在地面上测得车厢前后的距离变小了,故D正确;故选D.
【点睛】本题考查了麦克斯韦的电磁理论、光的本性、红外线的热效应、爱因斯坦狭义相对论效应等,知识点多,难度小,关键是记住基础知识.
10.(2022春·上海长宁·高一期末)有一艘从地球匀速飞向太空的宇宙飞船,地球上的观察者发现宇宙飞船上的钟比地球上的走得慢,则宇宙飞船上的观察者( )
A.也认为自己的钟比地球上的走得慢
B.发现飞船上钟的快慢与其在地球上时确实有变化
C.发现地球上的钟比飞船上的走得慢
D.认为地球上观察者记录的时间不准确
【答案】C
【详解】根据钟慢效应,宇宙飞船高速飞向太空时,地球上的观察者会发现宇宙飞船上的钟比地球上的走得慢,而飞船的人观察飞船是不运动的,所以飞船上的时钟没有变慢了,正常走时;而飞船相对地球是运动的,则飞船上的观察者观察到地球上时间进程变慢了,即发现地球上的钟比飞船上的走得慢,则选项ABD错误,C正确。
故选C。
11.(2022春·上海嘉定·高一上海市嘉定区第一中学期末)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
【答案】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
可知
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。
12.(2022春·上海长宁·高一期末)2016年科学家首次宣布探测到引力波,引力波的发现成为以下哪个理论的实验证据( )
A.牛顿运动定律
B.万有引力定律
C.狭义相对论
D.广义相对论
【答案】D
【详解】在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。引力波的发现验证了爱因斯坦的广义相对论。ABC错误,D正确。
故选D。
13.(2022秋·上海嘉定·高二上海市嘉定区第一中学校考期中)引力波是根据爱因斯坦的广义相对论作出的奇特预言之一,三位美国科学家因在引力波的研究中有决定性贡献而荣获诺贝尔奖。对于引力波概念的提出,可以通过这样的方法来理解:麦克斯韦认为,电荷周围有电场,当电荷加速运动时,会产生电磁波;爱因斯坦认为,物体周围存在引力场,当物体加速运动时,会辐射出引力波。爱因斯坦的观点的提出,采取了哪种研究方法( )
A.观察法B.理想模型法C.类比法D.控制变量法
【答案】C
【详解】爱因斯坦的观点的提出类比了电场和电磁波的概念,故采用了类比法。
故选C。
14.(2022春·上海杨浦·高一期末)根据相对论的知识分析,下列说法正确的是( )
A.经过太阳周边的光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用
B.牛顿是狭义相对论和广义相对论的创立者
C.引力场越强的位置,时间进程越快
D.广义相对论可以解释引力红移现象
【答案】D
【详解】A.根据广义相对论可知,经过太阳周边的光线弯曲的原因是太阳引力场引起的,故A错误;
B.爱因斯坦是狭义相对论和广义相对论的创立者,故B错误;
C.根据广义相对论可知,引力场越强的位置,时间进程越慢,故C错误;
D.矮星体积很小,质量却不小,其表面引力很强,时间进程比较慢,那里原子发光的频率比同种原子在地球上发光的频率低,这一现象叫作引力红移,所以广义相对论可以解释引力红移现象,故D正确。
故选D。
15.(2022秋·上海徐汇·高一上海市南洋模范中学期末)爱因斯坦建立了广义相对论,并根据这一理论推导得出三个著名的预言:水星轨道近日点的进动;太阳引起的光线偏折;光波的重力红移。经过科学实验的检验,最终证实这些预言的理论计算与实验结果都能吻合。这说明广义相对论( )
A.是人类对客观世界的最终反映
B.被观察结果证实了理论的合理性
C.是客观事实检验过的绝对真理
D.比牛顿引力理论更具实用价值
【答案】B
【详解】A.些预言的理论计算与实验结果都能吻合,但是人类对客观世界的认识是无止境的,不是人类对客观世界的最终反映,A错误;
B.些预言的理论计算与实验结果都能吻合,已经被证实了理论的合理性,B正确;
C.这些预言的理论计算与实验结果都能吻合,但是都有一定的使用条件,不是绝对的真理,C错误;
D.水星轨道近日点的进动;太阳引起的光线偏折;光波的重力红移,与牛顿引力理论使用价值各有千秋,没法比较,D错误。
故选B。
二、多选题
16.(2022秋·上海嘉定·高二上海市嘉定区第一中学期中)对相对论的理解正确的是( )
A.在不同惯性系中,物理规律的形式可能是不同的
B.在不同惯性系中,光在真空中任何方向的传播速度均相同
C.相对论时空观认为运动物体的长度与物体的运动状态无关
D.相对论时空观认为物理过程的快慢与物体的运动状态有关
【答案】BD
【详解】AB.根据相对论的两条假说,在不同的惯性系中,物理规律的形式都是相同的,在不同惯性系中,光在真空中任何方向的传播速度都相等,A错误,B正确;
CD.根据相对论时空观可知运动物体的长度以及物理过程的快慢都与物体的运动状态有关,C错误,D正确。
故选BD。
17.(2022春·上海宝山·高一上海交大附中校考阶段练习)下列说法中正确的是( )
A.在任何参考系中,物理规律都是相同的,这就是广义相对性原理
B.在不同的参考系中,物理规律都是不同的,例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系
C.一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价,这就是著名的等效原理
D.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价,这就是著名的等效原理
【答案】AD
【详解】AB.在任何参考系中,物理规律都是相同的,这就是广义相对性原理,而牛顿运动定律仅适用于惯性参考系,故A正确,B错误;
CD.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价,这就是著名的等效原理,故C错误,D正确。
故选AD。
18.(2022春·上海宝山·高一上海交大附中校考阶段练习)下列说法中,正确的是( )
A.由于太阳引力场的影响,我们有可能看到太阳后面的恒星
B.强引力作用可使光谱线向红端偏移
C.引力场越强的位置,时间进程越快
D.由于物质的存在,实际的空间是弯曲的
【答案】ABD
【详解】由广义相对论我们知道:物质的引力使光线弯曲,因此选项A、D是正确的.在引力场中时间进程变慢,而且引力越强,时间进程越慢,因此我们能观察到引力红移现象,所以选项B正确,C错
三、填空题
19.(2022秋·上海奉贤·高三校考阶段练习)由牛顿第二定律可知,一个静止的物体,在恒定合外力F的作用下,将做匀加速直线运动。经过足够长时间后,它的速度___(选填“能”或“不能”)达到并超过光速。这是因为__________。
【答案】 不能 当速度很大时,牛顿定律已经不再适用了
【详解】[1][2]根据爱因斯坦的狭义相对论的“光速不变原理”可知,任何物体的运动速度不可能达到并超过光速,爱因斯坦的相对论指的是物理定律在所有的惯性系中都是相同的,当物体运动速度远小于光速时,由相对论得出的理论与牛顿力学理论符合的很好,当速度很大时,牛顿定律已经不再适用了,所以,爱因斯坦的相对论包含了牛顿力学。
20.(2022春·上海嘉定·高一期末)一艘太空飞船静止时的长度为30m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球。地球上的观测者测得该飞船的长度____________30m,飞船发来的光信号____________c。(均选填“大于”、“等于”、“小于”)
【答案】 小于 等于
【详解】[1]地球上的观测者测得该飞船的长度是以0.6c的速度沿长度方向飞行时长度,为
=24m<30m
[2]根据狭义相对论的光速不变原理,飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度等于c。
21.(2021春·上海浦东新·高一期末)牛顿建立的经典力学理论对低速运动的物体很精确,但对__________运动的物体就不适用了。物理学家__________建立的狭义相对论弥补了牛顿经典力学理论的局限性,根据狭义相对论,当电子速度达到倍光速时,其质量达到静止质量的__________倍。(数字形式作答)
【答案】 高速 爱因斯坦 2
【详解】[1]牛顿建立的经典力学理论对低速运动的物体很精确,但对高速运动的物体就不适用了。
[2]物理学家爱因斯坦建立的狭义相对论弥补了牛顿经典力学理论的局限性。.
[3]根据爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系得
即当电子速度达到 倍光速时,其质量达到静止质量的2倍。
22.(2022春·上海静安·高二统考阶段练习)(1)如图所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶,当铁塔B发出一个闪光,列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是_______;
A.同时被照亮
B.A先被照亮
C.C先被照亮
D.无法判断
(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质,若反向光线与折射光线垂直,则入射角为_______。真空中的光速为c,则光在该介质中的传播速度为_______;
(3)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂,下湍系上质量为m的物块,将物块向下拉离平衡位置后松开,物块上下做简谐运动,其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期________。
【答案】 C 60
【详解】(1)[1]列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光,由于列车在这段时间内向C运动靠近C,而远离A,所以C的反射光先到达列车上的观察者,看到C先被照亮。
故选C。
(2)[2][3]做图如下;根据
得
根据
得
(3)[4]单摆周期公式
且
kl=mg
解得
23.(2022春·上海杨浦·高一上海市杨浦高级中学期末)质量的质子在高能粒子加速器中被加速到动能。某同学根据计算出质子的速度大小为(计算无误)。此速度值的不合理之处是:______。这说明:牛顿力学只适用于______(选填“高速”或“低速”)。
【答案】 质子速度超过光速 低速
【详解】[1][2]根据题意可知,计算出的质子的速度大于真空中的光速,这是不可能的。这说明公式只适用于宏观、低速运动的物体,不适用微观、高速运动的物体。
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