高考物理近代物理知识点之相对论简介难题汇编附答案(3)

一、选择题

1．如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的，以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况( )

A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来 C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖 D．所有这些都与观察者的运动情况有关 2．下列说法中正确的是( )

A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的 B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场

C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽 D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率 3．关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是（ ） A．B．C．D．( )

A．运动中的物体，其质量无法测量 B．物体的速度远小于光速，质量变化极小 C．物体的质量太大

D．物体质量并不随速度变化而变化

5．为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度( )． A．6.0×108m/s C．2.6×108m/s

B．3.0×108m/s D．1.5×108m/s

中是物体以光速运动的动能 是物体的核能

是物体各种形式能的总和 是在核反应中，亏损的质量

和能量

的对应关系

4．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是

6．已知电子的静止能量为0.511MeV，若电子的动能为0.25MeV，则它所增加的质量

m与静止质量m0的比值近似为（ ）

A．0.1 C．0.5

B．0.2 D．0.9

7．世界上各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是（ ）

A．对的，对各种钟的影响必须相同 B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样 C．A和B分别说明了两种情况下的影响 D．以上说法全错

8．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为（ ） A．洞口为椭圆形，隧道长度变短 B．洞口为圆形、隧道长度不变 C．洞口为椭圆形、隧道长度不变 D．洞口为圆形，隧道长度变短

9．关于相对论的下列说法中，正确的是（ ）

A．宇宙飞船的运动速度很大，应该用相对论计算它的运动轨道 B．电磁波的传播速度为光速 C．相对论彻底否定了牛顿力学 D．在微观现象中，相对论效应不明显 10．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 11．下列说法正确的是 A．爱因斯坦建立了相对论 B．开普勒发现万有引力定律 C．牛顿测出了万有引力常量 D．卡文迪许发现行星运动三大定律

12．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是

A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了 B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了 C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了 D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了

13．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )

A．0.4c

B．0.5c

C．0.9c

D．1.0c

14．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指( ) A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域 B．地球表面上的物质世界 C．人眼能看到的物质世界

D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界

15．在高速公路上行驶的质量为M的小轿车，关于它的质量下列说法正确的是（ ） A．大于M

B．小于M

C．等于M

D．质量为零

16．一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

17．关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（ ） A．经典力学过时了，应该被量子力学所取代

B．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释 C．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述

D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述 18．下列说法正确的是（ ）

A．单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零

B．有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象 C．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 D．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大 19．下列说法中正确的是（ ）

A．把调准的摆钟，由北京移至赤道，这个钟将变慢，若要重新调准，应增加摆长 B．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越长

C．1905 年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的

D．照相机的镜头涂有一层增透膜， 其厚度应为入射光在真空中波长的20．以下哪些属于狭义相对论的基本假设（ ）

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中都是不相同的 D．物体的能量E和其质量m满足E=mc2

21．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v乙和v丙朝同一方向远离地球飞行，v乙1 4A．甲时钟走得最慢 C．丙时钟走得最慢

B．乙时钟走得最慢 D．甲、乙、丙时钟快慢一样

22．下列关于牛顿经典力学和爱因斯坦相对论中说法正确的是（ ） A．不论宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都适用 B．爱因斯坦相对论无论是宏观低速还是微观高速运动的物体都适用 C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是不一致的 D．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论 23．下列说法正确的是（ ）

A．单缝衍射实验中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象越明显 B．光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理

C．机械波传播过程中，某质点在一个周期内向前移动一个波长的距离 D．地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变快了 24．关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是（ ） A．狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律 B．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律 C．牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律

D．牛顿物理学和狭义相对论都既适用于高速运动又适用于低速运动规律

25．建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家和创立相对论的科学家分别是( )

A．麦克斯韦 法拉第 B．麦克斯韦 爱因斯坦 C．赫兹 爱因斯坦 D．法拉第 麦克斯韦

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一、选择题 1．D 解析：D 【解析】 【详解】

如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半，那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样；你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同，所以你看到的一切都是相对的，依赖于你的参考系．

A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它，与结论不相符，A错误； B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来，与结论不相符，B错误；

C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖，与结论不相符，C错误；

D．所有这些都与观察者的运动情况有关，与结论相符，D正确。 故选D。

2．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

A项：根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；

B项：均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，故B错误；

C项：在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，光的波长减小，则干涉条纹间距变窄，故C错误；

D项：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．

3．D

解析：D 【解析】 【详解】

ABC.爱因斯坦的质能方程

只能说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的

是在核反应

正比关系这里的E不是动能、核能，也不是物体各种形式能的总和，故ABC不符合题意； D.物体的能量增大了，质量也增大了；能量减小了，质量也减小．中，亏损的质量

和能量

的对应关系，故D符合题意。

4．B

解析：B 【解析】

物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD错误．所以B正确，ACD错误．

5．C

解析：C 【解析】

m0由相对论质速关系式m＝2v可得到 1c23m1v＝c10＝c1＝c＝2.6×108m/s，故选C. 22m26．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

2由题意Em0c得：

Em0c20.5111061.61019J①

由Emc2得：

Emc20.251061.61019J②

由

②得 ①m0.250.5 m00.511A. 0.1与计算结果0.5不相符，故A不符合题意； B. 0.2计算结果0.5不相符，故B不符合题意； C. 0.5计算结果0.5相符，故C符合题意； D. 0.9计算结果0.5不相符，故D不符合题意．

7．A

解析：A 【解析】 【详解】

根据时间的相对性可知，选项A正确．

8．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，即洞口为圆形

A. 洞口为椭圆形，隧道长度变短与上述分析结论不相符，故A不符合题意； B. 洞口为圆形、隧道长度不变与上述分析结论不相符，故B不符合题意； C. 洞口为椭圆形、隧道长度不变与上述分析结论不相符，故C不符合题意；

D. 洞口为圆形，隧道长度变短与上述分析结论相符，故D符合题意．

9．B

解析：B 【解析】 【详解】

A．宇宙飞船的运动速度虽然很大，但是远小于光速，没必要用相对论计算它的运动轨道，选项A错误；

B．电磁波的传播速度为光速，选项B正确；

C．牛顿力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，所以相对论没有彻底否定牛顿力学，故C错误。

D．在微观现象中，因微观粒子的速度一般都很大，则相对论效应表现很明显，选项D错误。

10．C

解析：C 【解析】 【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；

11．A

解析：A 【解析】 【详解】

A.爱因斯坦建立了相对论，故A正确。 B.牛顿发现万有引力定律，故B错误。 C.卡文迪许测出了万有引力常量，故C错误。 D.开普勒发现行星运动三大定律，故D错误。

12．A

解析：A 【解析】 【分析】

由相对论效应分析宇宙飞行器的时间和长度变化；当人和宇宙飞行器之间有相对运动时，人观察到的火箭长度会变短，时间会变慢． 【详解】

根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到宇宙飞行器变短了，宇宙飞行器上的时间进程变慢了。故A正确，B错误。宇宙飞行器上的人与宇宙飞行器之间没有相对运动，所以此人观察到宇宙飞行器中的时钟无变化，故CD错误。故选A。

13．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．所以壮壮观测到该光束的传播速度为c，所以ABC错误，D正确．

14．D

解析：D 【解析】

根据中学物理中的规定，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．故ABC错误，D正确，故选D.

【点睛】在自然科学中，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．

15．C

解析：C 【解析】 【详解】

在高速公路上运动的小轿车的速度远小于光速（属于低速宏观现象），质量的变化可以忽略不计，即轿车质量等于M。 故选C。

16．A

解析：A 【解析】 【详解】

火车相对地面向前飞驰，如果以火车为参考系，地面向后飞驰，地面上的两电线杆的间距变窄，选项A正确，BCD错误。 故选A。

17．D

解析：D 【解析】 【分析】

【详解】

A．经典力学在低速宏观物理过程中适用，量子力学不可替代，故A错误； B．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，故B错误； C．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，故C错误； D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述，故D正确．

18．B

解析：B 【解析】 【详解】

A．单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误； B．薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；

C．均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；

D．根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故D错误。 故选：B。

19．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

A．调准的摆钟，由北京移至赤道，由于重力加速度变小，根据单摆的周期公式

T2误；

L可知这个钟的周期增大，钟将变慢，若要重新调准，应减小摆长，故A错g1越短，fB．波传播一个波长的距离所用的时间为一个周期，振动的频率越高，周期T所用时间越短，故B错误；

C．1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的，故C正确；

1时，从增透膜前后表面的反射光相互抵4消，从而减少了反射，增加了透射，故D错误； 故选C。

D．当增透膜的厚度为入射光在增透膜中波长的

20．B

解析：B 【解析】

【分析】 【详解】

爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为：相对性原理和光速不变原理，相对论原理即为即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，光速不变原理即为光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关，其他内容均建立在这两点的基础之上，故B正确，ACD错误。 故选B。

21．C

解析：C 【解析】 【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v乙v丙，丙钟比乙钟更慢，所以甲钟最快，丙钟最慢，C正确．

22．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

AB．经典力学只适用宏观世界，低速运动。相对论在任何情况都适用，故A错误，B正确；

C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是一致的，故C错误； D．经典力学有其自身的局限性和适用范围，但对于低速宏观物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它适用范围内大放异彩，故D错误。 故选B。

23．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

A．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象越不明显，故A错误； B．光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，故B正确； C．波在一个周期内向前传播的距离等于波长，并质点不会随波迁移，故C错误； D．根据狭义相对论的钟慢效应可知，在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船中时钟会变慢，故D错误；

故选B。

24．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

AB．爱因斯坦创立狭义相对论为的是研究物体在高速运动时所遵循的规律，故A错误，B正确；

C．牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律，故C错误； D．经典力学只适用于宏观物体的低速运动，不适用于与高速运动；狭义相对论既适用于高速运动，也适用于低速运动，故D错误； 故选B。

25．B

解析：B 【解析】 【详解】

在19世纪60年代建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家是麦克斯韦，创立相对论的科学家是爱因斯坦．

A．麦克斯韦、法拉第，与结论不相符，选项A错误； B．麦克斯韦、爱因斯坦，与结论相符，选项B正确； C．赫兹、爱因斯坦，与结论不相符，选项C错误； D．法拉第、麦克斯韦，与结论不相符，选项D错误； 故选B。