相對論時空觀簡介 練習 高中物理新教科版必修第二冊（2022-2023學年）

5.2相對論時空觀簡介

一、選擇題

?.物理學的發(fā)展豐富了人類對動物世界的認識，推動了科學技術的創(chuàng)新和革命，促進了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與

人類文明的進步，下列表述正確的是（）

A.開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律

B.牛頓測出了萬有引力常量

C.相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學失去存在價值

D.愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對論，把物理學推進到高速發(fā)展領域

2.在物理學發(fā)展的過程中，許多物理學家的科學研究推動了人類文明的進程.在對以下幾位物理學家科學貢

獻的敘述中，正確的說法是（）

A.英國物理學家牛頓用實驗的方法準確測出了萬有引力常量G的數(shù)值

B.天王星是利用萬有引力定律計算出其軌道的，故其被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”

C.愛因斯坦建立了相對論，相對論物理學否定了經(jīng)典物理學

D.開普勒根據(jù)第谷對行星運動的觀測數(shù)據(jù)，應用嚴密的數(shù)學運算，發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律

3.下列說法正確的是（）

A.全息照片的拍攝利用了光的衍射原理

B.只有發(fā)生共振時，受迫振動的頻率才等于驅(qū)動力頻率

C.高速飛離地球的飛船中的宇航員認為地球上的時鐘變慢

D.鳴笛汽車駛近路人的過程中，路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比減小

4.下列說法正確的是（）

A.洗衣機脫水利用了水的重力

B.玻璃棒和絲綢摩擦后玻璃棒帶負電荷

C.物體在接近光速運動時，仍然遵從牛頓運動定律

D.避雷針是利用尖端放電將空氣中的電荷中和使建筑物避免雷擊

5.愛因斯坦沖破傳統(tǒng)思想的束縛，提出了一種新的觀念并建立起相對論，這個新觀念是（）

A.真空中的光速是自然界中速度的極限

B.牛頓定律僅適用于低速、宏觀領域

C.牛頓定律適用于一切領域

D.運動的鐘變慢，運動的尺縮短，運動物體的質(zhì)量變大

6.在1905年愛因斯坦提出了狹義相對論理論，此理論建立的前提有兩個假設條件以及在相對論理論下觀

察到的不同現(xiàn)象，如果有接近光速運動下的物體時間和空間都會發(fā)生相應的變化，下列說法中正確的是

（）

A.在不同的慣性參考系中，一切物體的規(guī)律是不同的

B.真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的

C.物體在接近光速運動時，它沿運動方向上的長度會變大

D.狹義相對論只適用于高速運動的物體，不適用于低速運動的物體

7.關于經(jīng)典力學、相對論和量子力學，下列說法中正確的是（）

A.相對論和量子力學的出現(xiàn)徹底否認了經(jīng)典力學

B.真空中光速在不同的慣性參考系中是不相同的

C.經(jīng)典力學適用于宏觀低速物體，也適用于微觀高速物體

D.經(jīng)典物理學作為相對論在宏觀物體低速運動時的特例，在自己的適用范圍內(nèi)仍然成立

8.在人類歷史的長河中，許多物理學家的科學研究推動了人類文明的進程。以下關于幾位物理學家所做科

學貢獻的敘述中，正確的是（）

A.伽利略用“月一地檢驗”證實了萬有引力定律的正確性

B.愛因斯坦建立了相對論，相對論物理學否定了牛頓力學

C.牛頓利用扭秤裝置，第一次較準確地測出了引力常量G的值

D.開普勒用20年的時間研究了第谷的行星觀測記錄，提出了開普勒行星運動定律

9.下列說法中正確的是（）

A.紅外測溫儀根據(jù)人體發(fā)射紅外線的強弱來判斷體溫高低

B.相同頻率的機械波和電磁波疊加時也能發(fā)生干涉現(xiàn)象

C.雷電時發(fā)出的聲光從空氣傳入水中波長均減小

D.高速運動的飛船中測得舷窗的長度比靜止在地面上的該飛船中測得的短

10.下列敘述錯誤的是（）

A.激光的反射也遵循反射定律

B.振蕩的磁場會產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場

C.只有聲波才能發(fā)生多普勒效應

D.真空中的光速在不同的慣性參考系中測得的數(shù)值都是相等的

11.你現(xiàn)在正在完成90分鐘的物理期中考試，假設一艘飛船相對你以0.3c的速度勻速飛過（C為真空中的

光速），則飛船上的觀察者根據(jù)相對論認為你考完這場考試所用時間（）

A.大于90分鐘B.等于90分鐘C.小于90分鐘D.不能確定

12.按照相對論的時空觀，下列說法正確的是（）

A.時間和空間都是獨立于物體及其運動而存在的

B.在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的

C.運動物體的長度跟物體的運動快慢無關

D.在高速運動的飛機上，原子鐘的計時會變快

13.關于對光學的性質(zhì)以及相對論的理解，下列說法正確的是（）

A.狹義相對性原理指出，力學規(guī)律在任何參考系中都是相同的

B.照相機鏡頭的偏振濾光片可使水下影像清晰

C.光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同

D.由紅光和綠光組成的一束光束從水中射向空氣，如果入射角逐漸增大，水面上首先消失的是綠光

E.通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋

14.在相對論效應下，D'系相對S系向右速度〃，D'系中桿向上運動，速度為“，那么在S系看來桿的形態(tài)

A.桿傾斜，8端偏上，A端偏下B.桿傾斜，8端偏下，A端偏上

C.桿不傾斜D.桿的整體長度縮短

15.麥克斯韋集電磁學研究成果之大成，不僅預言了電磁波的存在，而且揭示了電、磁、光現(xiàn)象在本質(zhì)上

的統(tǒng)一性。下列關于人們對電磁波的認識，說法正確的是（）

A.有一個均勻變化的電場，就可以產(chǎn)生持續(xù)的電磁波

B.紫外線的波長比X射線更長，它具有滅菌消毒的作用

C.用光導纖維束傳輸圖象和信息，這是利用了光的衍射原理

D.狹義相對論認為，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的

二、解答題

16.相對論中物體長度縮短與物體熱脹冷縮的長度縮短是否同一回事？

4

17.兩個電子相向運動，每個電子相對實驗室的速度都是gc,c為真空中的光速。它們的相對速度是多少？

在實驗室觀測，每個電子的質(zhì)量和總的動能各是多少；電子運動時的動能等于運動時的能量減去靜止時的

能量；電子靜止時的質(zhì)量為me。

參考答案

1.D

【詳解】

A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，A錯誤；

B.卡文迪許通過實驗測出了萬有引力常量，B錯誤；

C.相對論的創(chuàng)立并不表明經(jīng)典力學已不再適用，實際上在宏觀、低速的情況下經(jīng)典力學仍能適用，C錯誤;

D.愛因斯坦建立了狹義相對論，把物理學推進到高速領域，D正確。

故選D。

2.D

【詳解】

A.英國物理學家卡文迪許用實驗的方法準確測出了萬有引力常量G的數(shù)值，A錯誤；

B.海王星是利用萬有引力定律計算出其軌道的，故其被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星“，B錯誤；

C.愛因斯坦建立了相對論，相對論物理學并沒有否定經(jīng)典物理學，C錯誤;

D.開普勒根據(jù)第谷對行星運動的觀測數(shù)據(jù)，應用嚴密的數(shù)學運算，發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律，得出了開普勒

三定律，D正確。

故選D。

3.C

【詳解】

A.全息照相利用了光的干涉原理，與光的衍射無關，A錯誤；

B.受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率，與是否發(fā)生共振無關，B錯誤；

C.根據(jù)時間延緩效應可知，在宇宙中高速飛行的飛船中的宇航員認為地球上的時鐘變慢，C正確；

D.根據(jù)多普勒效應可知，鳴笛汽車駛近路人的過程中，路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比增大，D

錯誤。

故選C。

4.D

【詳解】

A.洗衣機脫水利用了水滴在衣物上的附著力不滿足做圓周運動的向心力時，做離心運動，A錯誤；

B.玻璃棒和絲綢摩擦后玻璃棒帶正電荷，因為玻璃棒上原子核束縛電子的能力弱，使一部分電子從玻璃棒

上轉(zhuǎn)移到絲綢上，所以玻璃棒帶正電荷，絲綢帶負電荷，B錯誤；

m

m-—]0-

c.物體在接近光速運動時.，由狹義相對論∏τ可知，物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大，所以不再遵

從牛頓運動定律，C錯誤；

D.避雷針是利用尖端放電將空氣中的電荷中和使建筑物避免雷擊，D正確。

故選D。

5.A

【詳解】

A.愛因斯坦提出了相對論，它認為真空中的光速是自然界中速度的極限，故A正確；

BC.牛頓定律是經(jīng)典物理學的基礎，它僅適用于低速、宏觀領域，并不適用于一切領域，但這不是愛因斯

坦提出的新觀念，愛因斯坦提出的是相對論的觀念，故BC錯誤;

D.運動的鐘變慢，運動的尺縮短，運動物體的質(zhì)量變大，這是愛因斯坦狹義相對論的幾個重要的效應，不

是新的觀念，故D錯誤。

故選Ao

6.B

【詳解】

A.根據(jù)相對論的兩個基本假設可知，在不同的慣性參考系中，一切物體的規(guī)律是相同的，故A錯誤：

B.根據(jù)相對論的兩個基本假設可知，在不同的慣性參考系中，真空中的光速是相同的，故B正確；

C.根據(jù)長度從相對論關系

可知，當物體在接近光速運動時，它沿運動方向上的長度會變小，故C錯誤；

D.狹義相對論即適用于高速運動的物體，也適用于低速運動的物體，經(jīng)典力學是狹義相對論在低速（V-O

條件下的近似，故D錯誤。

故選Bo

7.D

【詳解】

A.相對論和量子力學更加深入地研究運動規(guī)律，但并沒有否認經(jīng)典力學，選項A錯誤；

B.根據(jù)狹義相對論的光速不變原理，真空中光速在不同的慣性參考系中是相同的，選項B錯誤；

C.經(jīng)典力學適用于宏觀低速物體，不能適用于微觀高速物體；選項C錯誤；

D.相對論的出現(xiàn)，并沒有否定經(jīng)典物理學，經(jīng)典物理學是相對論在低速運動條件下的特殊情形，選項D

正確。

故選D。

8.D

【詳解】

A.牛頓用“月一地檢驗”證實了萬有引力定律的正確性，選項A錯誤；

B.愛因斯坦建立了相對論，相對論物理學并不否定牛頓力學，選項B錯誤;

C.卡文迪許利用扭秤裝置，第一次較準確地測出了引力常量G的值，選項C錯誤；

D.開普勒用20年的時間研究了第谷的行星觀測記錄，提出了開普勒行星運動定律，選項D正確。

故選D。

9.A

【詳解】

A.紅外測溫儀根據(jù)人體發(fā)射紅外線的強弱來判斷體溫高低，選項A正確：

B.機械波和電磁波是不同性質(zhì)的波，即使頻率相同疊加時也不能發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項B錯誤；

C.雷電時發(fā)出的聲從空氣傳入水中波速變大，波長變大；光從空氣傳入水中波速變小，波長變小，選項C

錯誤；

D.高速運動飛船中，沿著速度的方向兩點距離才變短，選項D錯誤。

故選Ao

10.C

【詳解】

A.激光的反射也遵循反射定律，故A正確，不符合題意；

B.根據(jù)電磁波理論可知，振蕩的磁場會產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場，故B正確，不符合題意；

C.所有類型的波都能發(fā)生多普勒效應，故C錯誤，符合題意；

D.真空中的光速在不同的慣性參考系中測得的數(shù)值都是相等的，故D正確，不符合題意。

故選C。

11.A

【詳解】

ABCD.根據(jù)狹義相對論可知，飛船相對此考生以0.3c的速度勻速飛過時，飛船上的觀察者認為此考生考

完這場考試所用的時間由公式可知

所以飛船上的觀察者認為此考生考完這場考試所用的時間大于90分鐘。故A正確，BCD錯誤。

故選Ao

12.B

【詳解】

A.相對論的時空觀認為時間和空間與物體及其運動都有關系，故A錯誤；

B.相對論的時空觀認為在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的，故B正確；

C.相對論的時空觀認為運動物體的長度跟物體的運動快慢有關，故C錯誤；

D.相對論的時空觀認為在高速運動的飛機上，原子鐘的計時會變慢，故D錯誤。

故選B。

13.BDE

【詳解】

A.狹義相對性原理指出，力學規(guī)律在任何“慣性”參考系中都是相同的，故A錯誤；

B.照相機鏡頭的偏振濾光片，阻礙其他反射光的進入，使得所拍影像清晰，故B正確；

C.由相對論知光在真空中的傳播速度在不同的慣性參考系中數(shù)值不變，故C錯誤；

D.由紅光和綠光組成的一束光束從水中射向空氣，由于綠光的折射率較大，由全反射臨界角公式可知綠光

的全反射臨界角較小，如果入射角逐漸增大，水面上首先消失的是綠光，故D正確；

E.通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋屬于單縫衍射，故