物理必修 第二册第二节 相对论时空观课时作业

5.2相对论时空观同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．下列说法不符合物理学史实的是（　　）

A．开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来的

B．牛顿对引力常量进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中

C．20世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论，狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大

D．20世纪的20年代建立了量子力学理论，它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动

2．在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两中小鸡在车厢前端出生．则（       ）

A．在火车上的人看来，一只小猫先出生

B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生

C．在地面上的人看来，一只小猫先出生

D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生

3．一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驰而过，我们会感到车厢、车窗变短了，而车厢、车窗的高度没有变化，那么车厢内的人看到的路旁的电线杆间距将会（       ）

A．变窄 B．变宽 C．不变 D．都有可能

4．下列说法正确的是（   ）

A．声波和电磁波都不能在真空中传播

B．遥控器发出的红外线脉冲信号，可以用来遥控电视机、录像机和空调机

C．交警可以根据光波的偏振现象，利用仪器测出经过身边的汽车的行驶速度

D．狭义相对论认为真空中光源的运动会影响光的传播速度

5．以下说法中，不正确的是（     ）

A．电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线

B．牛顿环是薄膜干涉的结果，当用频率更高的单色光照射时，同级牛顿环半径将会变大

C．遥远星系所生成的光谱都呈现“红移”，即光谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知宇宙在膨胀

D．迈克耳孙-莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样

6．以下说法正确的是（     ）

A．开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动其轨道为椭圆

B．卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律

C．牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力

D．洲际导弹的速度有时可达到6000m/s，此速度在相对论中属于高速，导弹的质量会明显增大

7．以下哪项属于爱因斯坦对相对论提出的基本假设（　　）

A．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

B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

C．真空中的光速在不同的惯性参考系都是不相同的

D．相对论认为时间和空间与物体的运动状态有关

8．下列说法不正确的是（          ）

A．经典力学只适用于宏观物体和低速运动的问题

B．20世纪初，爱因斯坦提出了狭义相对论，引起人们对时空认识的革命

C．当普朗克常量不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别

D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到高速领域

9．以下说法错误的是

A．爱因斯坦提出光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性

B．光的波长越大，光子能量越小

C．以不同的惯性系观察同一物体的运动，物体的加速度可能不同，但速度一定相同

D．光既有波动性，有具有粒子性，二者并不矛盾

10．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

11．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

12．下列有关物理知识和史实的说法，正确的是（　　）

A．做圆周运动的物体，其所受合力的方向必定指向圆心

B．牛顿发现了万有引力定律，被称为“测出地球质量第一人”

C．电场强度E=，电阻R=，电流强度I=都应用了比值定义法，定义的物理量不随定义所用的物理量大小而改变

D．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了牛顿力学

13．爱因斯坦是近代最著名的物理学家之一，曾提出许多重要理论，为物理学的发展做出过卓越贡献，下列选项中不是他提出的理论是（　　）

A．物质波理论 B．相对性原理 C．光速不变原理 D．质能关系式

14．下列说法中不正确的是

A．伽利略斜面实验是将可靠的事实和抽象思维结合起来，能更深刻地反映自然规律．

B．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的．

C．用导线把微安表的“+”、“﹣”两个接线柱连在一起后晃动电表，表针晃动幅度很小，且会很快停下，这是物理中的电磁阻尼现象

D．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象

15．下列说法中错误的是（　　）

A．雷达是利用电磁波的反射来测定物体的位置

B．调制是电磁波发射的过程，调谐是电磁波接收的过程

C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄

D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短

二、填空题（共4题）

16．如图所示，一列火车以速度v相对地面运动，地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁。若此光源安放在地面上，则火车上的人的测量结果是闪光先到达________（选填“前”或“后”）壁；若此光源安放在火车上；则火车上的人的测量结果是闪光先到达________（选填“前”或“后”）壁。

17．如图所示，一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，并保持与地球上观测站R的正常联系，设宇航员每隔t0时间与地球联系一次，发送频率为f0的电磁波，在地球上观测者看来，宇航员连续两次发送联系信号的时间间隔t___t0(选填“等于”或“不等于”)；地面观测站接收到该电磁波频率f ____f0（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

18．宇宙飞船相对于地面以速度v=0.1c匀速直线运动，c为光速。某时刻飞船头部的飞行员向尾部平面镜垂直发出一个光信号，反射后又被头部接收器收到，飞船仪器记录了光从发射到接受经历时间为t0，则地面观察者观测光被平面镜反射前后的速度______（相等、不等），地面观察者观测光从发射到接受过程经历时间t______t0（大于、等于、小于）

19． 甲、乙两人站在地面上时身高都是L0, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示．此时乙观察到甲的身高L____L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1____t0（均选填“>”、“ =”或“<”）

三、综合题（共4题）

20．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？

21．简述爱因斯坦在狭义相对论中提出的两个基本假设。

22．两个电子相向运动，每个电子相对实验室的速度都是，c为真空中的光速。它们的相对速度是多少？在实验室观测，每个电子的质量和总的动能各是多少；电子运动时的动能等于运动时的能量减去静止时的能量；电子静止时的质量为me。

23．带正电的π介子是一种不稳定的粒子，当它静止时，平均寿命为2.5×10－8 s，然后就衰变为一个μ子和一个中微子.今有一束π介子，在实验室中测得它的速率为u＝0.99c，并测出它从产生到衰变通过的平均距离为52 m.

(1)问这些测量结果是否一致？

(2)计算相对于π介子静止的参考系中π介子的平均寿命是多少？

参考答案：

1．B

2．C

3．A

4．B

5．B

6．C

7．B

8．C

9．C

10．D

11．D

12．C

13．A

14．D

15．C

16．     前     前

17．     不等于     大于

18．     相等     大于

19．     =     >

20．3(昼夜)

21．

两个基本假设为：

狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。

光速不变原理：真空中的光速在不同惯性系中是相同的。

22．，，

23．（1）一致（2）