高中物理5.3 相对论的时空观与宇宙演化同步达标检测题

【优质】5.3相对论的时空观与宇宙演化-1作业练习

一．单项选择

1．如图所示，惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速的匀速飞行器上测得该正方形的图像是（    ）

A． B．

C． D．

2．以下有关物理史实的说法，正确的是（　　）

A．开普勒总结了万有引力定律 B．日心说是伽利略首先提出来的

C．万有引力常量G是牛顿最先测出的 D．狭义相对论理论是爱因斯坦建立的

3．1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，关于狭义相对论，下列说法正确的是（　　）

A.在接近光速运动的火车上时间过得快

B.以接近光速运动的火车，沿运动方向的长度变短

C.所有的物理规律在不同的惯性系中有不同的形式

D.两列以光速相向运动的火车，甲车看乙车的速度是2c

4．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是(   )

A． B．

C． D．

5．下列说法正确的有（　 　）

A．单摆的周期与振幅无关，仅与当地的重力加速度有关

B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关

C．在干涉现象中，振动加强点的位移一定比减弱点的位移大

D．声源与观察者相互靠近，观察者接收的频率大于声源的频率

6．一张长方形宣传画长5m．高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（　　）

A．边长为3m的正方形

B．长为3m．高为1.8m的长方形

C．长为5m．高为1.8m的长方形

D．长轴为3m．短轴为1.8m的椭圆形

7．如下图所示，惯性系S中有一边长为l的立方体，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察该立方体的形状是（　　）

A． B．

C． D．

8．已知质子．中子．氘核质量分别是m1．m2．m3，光速为c。则质子和中子结合成氘核的过程中（    ）

A．吸收的能量为（m1+m2+m3）c2

B．吸收的能量为（m1+m2-m3）c2

C．释放的能量为（m1+m2+m3）c2

D．释放的能量为（m1+m2-m3）c2

9．爱因斯坦相对论告诉我们（    ）

A．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变小

B．运动的钟变快，运动的尺缩短，运动的物体质量变大

C．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动的物体质量变大

D．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变大

10．1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程。下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是(　　)

A．若物体能量增大，则它的质量增大

B．若物体能量增大，则它的质量减小

C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量

D．若核反应过程质量增大，则会放出能量

11．惯性系S中有一边长为l的正方形(如图所示)。从相对S系沿x轴方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是(   )

A． B．

C． D．

12．甲．乙．丙是三个完全相同的时钟，甲放在地球上，乙．丙分别放在两个高速运动的火箭上，以速度和朝同一方向远离地球飞行，<．地面上的观察者看（   ）

A．甲时钟走得最慢 B．乙时钟走得最慢

C．丙时钟走得最慢 D．甲．乙．丙时钟快慢一样

13．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

14．下列说法中正确的是

A．牛顿运动定律在任何情况下都是成立的

B．在任何参考系中，物体的运动速度都不能超过光速

C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大

D．同样的两件事，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同

15．恒星的寿命取决于它的（　　）

A．质量 B．体积 C．温度 D．亮度

16．列车静止时，车厢长度与沿轨道方向排列的相邻电线杆间距离相等。当列车以接近光速行驶，车上的乘客观测车厢长度与相邻电线杆间距离，所得出的结论是(   )

A．车厢长度大于相邻电线杆间距离

B．车厢长度小于相邻电线杆间距离

C．向前观测时车厢长度小于相邻电线杆间距离

D．向后观测时车厢长度小于相邻电线杆间距离

17．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．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，彻底否认了经典力学

B．相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的

C．牛顿定律不适用于研究中国空间站天和核心舱的高速发射

D．经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例

18．质子．中子和氘核的质量分别为m1．m2和m3．当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)

A．(m1＋m2－m3)c            B．(m1－m2－m3)c

C．(m1＋m2－m3)c2           D．(m1－m2－m3)c2

参考答案与试题解析

1．【答案】C

【解析】【来源】第三章牛顿运动定律E.从牛顿到爱因斯坦

【详解】

正方形从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上运动，根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，而沿y轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形。

A．其形状与结论不相符，选项A错误；

B．其形状与结论不相符，选项B错误；

C．其形状与结论相符，选项C正确；

D．其形状与结论不相符，选项D错误；

2．【答案】D

【解析】

A．开普勒总结了开普勒三定律。A错误；

B．日心说是哥白尼首先提出来的。B错误；

C．万有引力常量G是卡文迪许最先测出的。C错误；

D．狭义相对论理论是爱因斯坦建立的。D正确。

故选D。

3．【答案】B

【解析】考点： * 长度的相对性；* 同时的相对性．所有

分析： 爱因斯坦提出了狭义相对论，认为时间与空间是相联系的．根据相对论尺缩效应分析人观察尺子的长度变化问题．

解答： 解：A．根据相对论的时空观，地面上的人看接近光速运动的火车，时间过得慢．故A错误；

B．根据相对论尺缩效应可知，地面上的人看以接近光速运动的火车，沿运动方向的长度变短．故B正确；

C．根据相对性原理，物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式，故C错误；

D．根据光速不变原理，两列以光速相向运动的火车，甲车看乙车的速度是c．故D错误．

故选：B

点评： 对于相对论高中要求较低，但需要我们能准确记住相应的内容，属基础题目．

4．【答案】C

【解析】

由相对论知识

l＝l0

得运动方向上的边的边长变短，垂直运动方向的边的边长不变。

故选C。

5．【答案】D

【解析】

A．根据可知，单摆的周期与振幅无关，与当地的重力加速度以及摆长有关，选项A错误；

B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故B错误；

C．振动加强质点的振幅最大，位移不总是最大，在随着时间在变化，加强点可能处于波峰，也可能波谷，也可能在平衡位置；例如在某一时刻，振动加强质点处于平衡位置时，其位移等于零，此时可能小于振动减弱点的位移，故C错误；

D．根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故D正确。

故选D。

6．【答案】A

【解析】一张长方形宣传画长5m．高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，
根据相对论效应l=l0 ，
司机测量时宣传画的长度变成5×0.6=3m，即图形是边长为3m的正方形．

7．【答案】D

【解析】

根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，沿y轴方向正方形边长不变。

故选D。

8．【答案】D

【解析】

9．【答案】C

【解析】【来源】第三章牛顿运动定律E.从牛顿到爱因斯坦

【详解】

狭义相对论的几个重要的效应：
①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；
②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．
③质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大．

A．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变小，与结论不相符，选项A错误；

B．运动的钟变快，运动的尺缩短，运动的物体质量变大，与结论不相符，选项B错误；

C．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动的物体质量变大，与结论相符，选项C正确；

D．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变大，与结论不相符，选项D错误；

10．【答案】A

【解析】由E＝mc2，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，故A正确．B错。若m减小，则E减小；若m增大，则E增大，故C．D错。

11．【答案】C

【解析】

根据相对性原理，当正方形沿x轴方向以接近光速匀速飞行时，在运动方向上会出现长度收缩效应，而在垂直于运动方向上则不会出现长度收缩效应，C正确。

故选C。

12．【答案】C

【解析】【来源】四川省绵阳市2016-2017学年高二下学期期末教学质量测试物理试题

【分析】

【详解】

试题分析：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；

甲时钟放在地面上，在地面上的人看来，甲钟没有变化．乙．丙两钟放在两个火箭上，根据爱因斯坦相对论可知，乙．丙变慢，由于，丙钟比乙钟更慢，所以甲钟最快，丙钟最慢，C正确．

13．【答案】C

【解析】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

14．【答案】A

【解析】

15．【答案】A

【解析】上海市南洋模范中学2020-2021学年高二（下）期末物理试题

恒星的寿命取决于它的质量，质量越大，其内部的压力越大，内部核反应越剧烈，恒星的寿命越短。

故选A。

16．【答案】A

【解析】

【详解】当列车以接近光速行驶，电线杆相对于列车的速度也接近光速，根据爱因斯坦相对论效应可知，相邻电线杆间距离将要缩短，而车上的乘客观测车厢的长度不变，则车厢长度大于相邻电线杆间距离，与观察的方向无关，故A正确，BCD错误。

17．【答案】D

【解析】

A．相对论和量子力学并没有否定经典力学，认为经典力学是在一定条件下的特殊情形，故A错误；

B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错误；

C．牛顿定律属于经典力学的研究范畴，适用于宏观．低速运动的物体，低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿定律适用于研究中国空间站天和核心舱的高速发射，故C错误；

D．经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例，它包含于相对论和量子力学中，故D正确。

故选D。

18．【答案】C

【解析】原子核反应经过裂变或聚变时，质量会发生亏损，损失的能量以能量的形式释放，根据质能方程可知释放的能量为：，C项正确。