教科版 (2019)必修 第二册第五章 经典力学的局限性与相对论初步2 相对论时空观简介精练
展开A.牛顿运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”
B.安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律
C.爱因斯坦创立相对论,提出了一种崭新的时空观
D.法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后,总结出了法拉第电磁感应定律
2.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
3.假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行,其内站立着一个中等身材的人,站在路旁的人观察车里的人,观察的结果是( )
A.这个人是一个矮胖子
B.这个人是一个瘦高个子
C.这个人矮但不胖
D.这个人瘦但不高
4.对相对论的基本认识,下列说法正确的是( )
A.相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C.在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快
D.我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
5.如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行,你可以发觉( )
A.你的质量在增加
B.你的心脏跳动在慢下来
C.你在变小
D.你永远不能由自身的变化知道你的速度
6.爱因斯坦相对论的提出是物理学思想的重大革命,因为它( )
A.揭示了时间、空间并非绝对不变的属性
B.借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说
C.否定了牛顿力学的原理
D.修正了能量、质量互相转化的理论
7.下列说法正确的是( )
A.做简谐运动的物体,当速度为正时,位移一定为负,加速度一定为正
B.当驱动力的频率等于固有频率时,物体做受迫振动的振幅最大
C.夜晩,高速公路上的路牌在车灯的照射下特別明亮是利用了光的干涉
D.电磁波的接收是利用了电谐振把有用信号选择出来
E.狭义相对论中假设在不同惯性参考系中,物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的
8.用相对论的观点判断下列说法是否正确( )
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,以的速度升空的火箭中的时钟会变快,但是火箭中的宇航员却看到时钟可能是准确的
C.在地面上的人看来,以的速度升空的火箭在运动方向上会变短,而火箭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
9.以下关于物理学知识的相关叙述,符合实际的有( )
A.单摆的振动周期随着摆球质量的增大而减小
B.一艘太空飞船静止时的长度为30m,他以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小于30m
C.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
D.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使景像更加清晰
10.下列说法中正确的是( )
A.真空中的光速与光源的运动有关
B.X射线是比紫外线频率高的电磁波
C.机械波和电磁波本质上不相同,但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用10cm长的细线和小铁球
11.某物体静止时的质量为1Kg,若该物体分别以100m/s和0.9倍光速运动,试按照狭义相对论的观点分别计算出物体在两种情况下的质量,此结果说明了什么?
12.地球上一观察者看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过,另一飞船B以速度2.0×108 m/s跟随A飞行,求:
(1)A上的乘客看到B的相对速度;
(2)B上的乘客看到A的相对速度。
13.狭义相对论的两个基本假设:
光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是______的。
狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切______都是相同的。
相对论时空观:
“同时”的相对性
长度的相对性:______
时间间隔的相对性:______
相对论的时空观:时间和空间的量
度与物质的运动______
狭义相对论的其他结论:
相对论速度变换公式:______
相对论质量:______
质能方程:______
广义相对论:
(1)两个基本原理:
广义相对性原理:在任何参考系中,物理规律都是______的。
等效原理:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系______。
(2)广义相对论的几个结论:
物体的引力使光线______。
引力红移
14.—列火车的长度与某直线隧道长度相同,若火车接近光速穿过隧道,地面观察者甲看到车头刚与隧道出口平齐时,车尾____________(选填在隧道外,与进口平齐,隧道内);列车内观察者乙看到车头刚与隧道出口平齐时,车尾____________(选填在隧道外,与进口平齐,隧道内)。
参考答案
1.C
【解析】
A.伽利略运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”,故A错误;
B.库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律,故B错误;
C.爱因斯坦创立相对论,提出了一种崭新的时空观,所以C选项是正确的;
D.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系;是韦德与库柏在对理论和实验资料进行严格分析后,总结出了法拉第电磁感应定律,故D错误。
综上所述本题答案是C。
2.A
【解析】
【详解】
A.由相对论的观点,时间和空间都是相对的,如果物体的速度接近光速,有公式可得则一个事件的发生时间和物体的长度会发生变化,故A错误,符合题意;
B.根据时间间隔的相对性: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:,可知,在运动方向上长度缩短,所以在地面上的人看来,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。
试题点评:本题考查了时间和空间的相对性。
3.D
【解析】
【详解】
由l=l0可知路旁的人观察列车里的人,在运动方向上变短,好像人变瘦了,但垂直运动方向的长度,即身高不变,故D选项正确。
4.A
【解析】
【详解】
A.相对论认为:真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的,故A正确;
B.由可知,质量与能量相互联系,但质量与能量是两个不同的物理量,不能说质量就是能量,能量就是质量,故B错误;
C.在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢,故C错误;
D.我们发现竖直向上高速运动的球,水平方向上没有变化,竖直方向变短了,故D错误。
故选A。
【点睛】
本题关键是记住相对论有关时间间隔的相对性公式、相对论质量公式,明确相对论的等效原理。质量与能量是两个不同的物理量,它们间存在联系。
5.D
【解析】
【详解】
相对论的基本概念是:当你被关在一个封闭的房子中时,你绝对无法知道房子是否在做匀速运动。当房子突然停止运动时,在其中的人是能够感知这一点的;当房子突然开始运动时,其内部的人也能有感觉;当房子旋转时,关在其内部的人也能说出它在转动,但如果房子是在做匀速直线运动,即没有任何加速度,则在其内部的人就无法知道房子是否在移动,即使房子有一个窗户,你从窗户向外看,看见某些东西在朝你移动,但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动,还是这些东西在向你的房子移动。
A.你的质量在增加,与结论不相符,选项A错误;
B.你的心脏跳动在慢下来,与结论不相符,选项B错误;
C.你在变小,与结论不相符,选项C错误;
D.你永远不能由自身的变化知道你的速度,与结论不相符,选项D正确。
故选D。
6.A
【解析】
【详解】
A.运动的钟变慢,运动的尺缩短,运动物体的质量变大,这是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,A正确;
B.爱因斯坦相对论借鉴法国科学家拉瓦锡的学说,但“借鉴”不等于“革命”,故B错误;
C.直接说“否定了牛顿力学的原理”是没有一分为二的认识,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,即没有否定牛顿力学的原理,C错误;
D.狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律并提示了质量与能量相当,修正了能量、质量互相转化的理论,但“修正”也算不上革命,故D错误。
故选A。
7.BDE
【解析】
【详解】
A.做简谐运动的物体,当速度为正时,位移可能为正,也可能为负,加速度可能为正,也可能为负,故A错误;
B.当驱动力的频率等于固有频率时,物体做受迫振动的振幅最大,出现共振现象,故B正确;
C.夜晩,高速公路上的路牌在车灯的照射下特別明亮是全反射现象,故C错误;
D.电磁波的接收是利用了电谐振把有用信号选择出来,故D正确;
E.狭义相对论中假设在不同惯性参考系中,物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的,故E正确。
故选BDE。
8.CD
【解析】
【详解】
A.经典力学理论的观点认为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;而相对论的观点认为时间和空间都是相对的,在不同的参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度会发生改变,故A错误;
B.根据时间间隔的相对性: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错误;
C.根据长度的相对性:,可知,在运动方向上长度缩短,所以在地面上的人看来,以3km/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;
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。
9.BD
【解析】
【详解】
A.根据单摆的周期公式:可知,单摆的周期与摆球的质量无关,故A错误;
B.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:,故B正确;
C.赫兹用实验证实了电磁波的存在,故C错误;
D.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可以滤掉水面反射的偏振光,使景像更清晰,这是利用光的偏振现象,故D正确。
10.BC
【解析】
【详解】
真空中的光速是恒定的,与光源的运动无关,故A错误;X射线是比紫外线频率高的电磁波,故B正确;机械波和电磁波本质上不相同,但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象,故C正确;在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用100cm长的细线和小铁球,故D错误。
11.在物体的速度为100m/s和0.9倍光速时,根据分别算出两种情况下的质量为
由此可见:一般物体的运动,不考虑其质量的变化,当其速度接近光速时,质量变化明显。
【点睛】
此题关键是知道物体的动质量方程,并能理解公式的物理意义。
12.(1)-1.125×108 m/s(2)1.125×108 m/s
【解析】
试题分析:根据爱因斯坦狭义相对论,运动具有相对性,相对速度的公式为,代入求解即可。
(1)A上乘客看地以的速度向后,在地面看B以的速度向前,
则A上乘客看B的速度为
(2)B看A则相反为
13.相同 物理规律 有关 相同 等价 弯曲
【解析】
【分析】
本题是对相对论一章基本结论的记忆性考查,熟记结论即可。
【详解】
略
14.隧道内 隧道外
【解析】
【详解】
根据“相对论效应”的“动尺变短”,即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,所以地面观察者甲看到火车长度变短,车头刚与隧道出口平齐时,车尾在隧道内;列车内观察者乙看到隧道长度变短,车头刚与隧道出口平齐时,车尾在隧道外。
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