1、高中物理新粤教版 必修第二册 52相对论时空观 同步作业1 粤教版（2019）必修第二册5.2相对论时空观 同步作业1（含解析）1相对于地球的速度为v的一飞船，要到离地球为5光年的星球上去。若飞船的宇航员测得该旅程为3光年，则v应为（）A B C D2伟大的科学家爱因斯坦，在物理学方面取得了巨大的成就。下列属于爱因斯坦主要贡献的是（）A建立了相对论 B提出了焦耳定律C发现了万有引力定律 D总结得出了牛顿第一定律3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
2、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4关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（）A相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学B真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的C经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体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5像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性。下列说法正确的是（ ）A量子论和狭义相对论否定了经典力学B牛顿的万有引力理论适用于白矮星表面C相对论适用于任何情况下的任何物体D狭义相对论是时空观发展史上的一次大变革6下列叙述
3、错误的是（）A激光的反射也遵循反射定律B振荡的磁场会产生同频率的振荡的电场C只有声波才能发生多普勒效应D真空中的光速在不同的惯性参考系中测得的数值都是相等的7在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位物理学家科学贡献的叙述中，正确的说法是（）A英国物理学家牛顿用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值B天王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”C爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学D开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律8爱因斯坦冲破传统思想的束缚，提出了一种新的观念并建立起相对
4、论，这个新观念是（ ）A真空中的光速是自然界中速度的极限B牛顿定律仅适用于低速、宏观领域C牛顿定律适用于一切领域D运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大9一张正方形宣传画，边长为5m，平行贴于铁路旁的广告牌上，如图所示，假设一高速列车以0.6c速度驶过，在司机看来，宣传画是（）A长4m、高5m的长方形B长6.25m、高5m的长方形C4m4m的正方形D长5m、高4m的长方形10如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vbvc，则地面的观察者认为走得最慢的钟为（）Aa Bb Cc D无法确11下列说法正确的是（
5、）A产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化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相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的D机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都能在真空中传播12年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为，地球质量为，引力常量为。则（）A，B，C地面上的观察者观察到飞船上的钟在近地点比在远地点走得更慢D根据相对论，飞船中的观察者发现静止于地面的钟走快了13下列说法正确的是（）A电磁波在真空中的传播速度与
6、电磁波的频率有关B电磁波可以发生衍射现象和偏振现象C简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大D紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度E.狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关14关于对光学的性质以及相对论的理解，下列说法正确的是（）A狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的B照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰C光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同D由红光和绿光组成的一束光束从水中射向空气，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光E.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹15
7、以下说法中正确的是（）A光的偏振现象说明光是横波B根据相对论可知空间和时间与运动有关C麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在D圆盘衍射图样是中心有亮斑的同心等距圆环16关于光学现象，下列说法中正确的有（）A光的偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象B雨后的彩虹是由于光透过空气中的小水珠发生了衍射现象C已知的半衰期为24天，经过96天还剩下D某人在速度为的飞船上打开一光源，则这束光相对于地面的速度应为17下列说法正确的有（）A观察者接近波源时，接收到波的频率变小B物体做受迫振动，当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大C雨后美丽的彩虹是光的干涉现象D相对论认为时间和空间与物质的运动
8、状态有关18下列说法正确的是（ ）A球场上，一小球自由下落触地后，小球上下运动过程做的是简谐振动B用竖直轻弹簧连接的小球，在弹性限度内，不计空气阻力，小球上下运动过程做的是简谐振动C在同一栋高楼，将一在底层走时准确的摆钟移至高层后，摆钟显示的时间变慢D高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变快E.弹簧振子做简谐振动，振动系统的势能与动能之和保持不变19下列说法中正确的是_。A两列机械横波相遇，在相遇区一定会出现干涉现象B机械波在传播过程中，沿传播方向上，在任何相等时间内，传播相同的距离C光波在介质中传播的速度与光的频率有关D狭义相对论认为：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同E.紫光的
9、双缝干涉条纹间距可能大于红光双缝干涉条纹间距20宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以0.8c(c为真空中的光速)远离地球，地球上的人看到宇宙飞船宽度_(选填“大于”“等于”或“小于”)l，飞船和地面上各有一只铯原子钟，地球上的人观察到_(选填“飞船上钟较快”“地面上钟较快”或“两只钟一样快”)。21在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1，在站台上测这两根柱子之间的距离为L2，则L1_L2（选填“小于”“大于”或“等于”）。22在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟，_上的钟更快。23一枚静止时长30m的火箭以1.5108m/s的速度从观察者的身边掠过，已
10、知光速为3108m/s，观察者测得火箭的长度约为_(保留两位有效数字)24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火车上的人看这件事，猫和鸡中出生时间关系是_(鸡先出生或猫先出生或同时出生)，在地面上的人看这件事，是_(鸡先出生或猫先出生或同时出生)25狭义相对论说，在任意惯性参考系里，一切力学规律都是相同的（_）参考答案1D【详解】根据距离的相对性公式，有则有代入数据有解得故选D。2A【详解】爱因斯坦的主要贡献是建立了相对论；焦耳定律是焦耳总结出的；牛顿发现万有引力定律；牛顿总结出了牛顿第一
11、定律。故选A。3C【详解】A日心说是尼古拉哥白尼提出的，开普勒是根据实验数据总结出行星三大运动定律，故选项A错误；B卡文迪许测量出了万有引力常量，但提出万有引力定律的是牛顿，选项B错误；C牛顿万有引力定律的提出，经历了：提出猜想理论推导实验验证等阶段，其中实验验证，牛顿就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，故选项C正确；D在爱因斯坦的狭义相对论中，只有能跟光速相比拟的速度才能称为高速，真空中的光速为，而导弹的速度远小于光速，所以没有明显的相对论效应，选项D错误；故选C。4D【详解】A相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，选项A错误；B根据狭义相对论
12、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，选项B错误；C经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；选项C错误；D相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，选项D正确。故选D。5D【详解】相对论和量子论的出现不是否定原有经典力学，而是明确经典力学只在一定条件下适用，白矮星由于引力极大，万有引力不能解释，相对论和经典力学一样不是任何条件都适用，故选D。6C【详解】A激光的反射也遵循反射定律，故A正确，不符合题意；B根据电磁波理论可知，振荡的磁场会产生同频率的振荡的电场，故B正确，不符合题意；C所有类型的波都能发生多普勒效应，故C错误，
13、符合题意；D真空中的光速在不同的惯性参考系中测得的数值都是相等的，故D正确，不符合题意。故选C。7D【详解】A英国物理学家卡文迪许用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值，A错误；B海王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”，B错误；C爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并没有否定经典物理学，C错误；D开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律，得出了开普勒三定律，D正确。故选D。8A【详解】A爱因斯坦提出了相对论，它认为真空中的光速是自然界中速度的极限，故A正确；BC牛顿定律是经典物理学的基础，它仅适用于低速、宏观领域，并不适用于
14、一切领域，但这不是爱因斯坦提出的新观念，爱因斯坦提出的是相对论的观念，故BC错误；D运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大，这是爱因斯坦狭义相对论的几个重要的效应，不是新的观念，故D错误。故选A。9A【详解】一张正方形宣传画，边长为5m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.6c的速度接近此宣传画，根据相对论效应司机测量时宣传画的长度变成4m，高5m的长方形，故A正确，BCD错误。故选A。10C【详解】根据爱因斯坦相对论可知则相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，所以c走的最慢，故C正确，ABD错误。故选C。11C【详解】A当声源与观察者的间距发生变化时，出现多普勒效应的
15、现象，原因是接收的频率发生变化，故A错误；B当变化是非均匀变化的则一定能产生变化的电场或磁场，当变化是均匀变化时，则不能产生变化的电场或磁场，只能产生稳定的电场或磁场，故B错误；C根据狭义相对论光速不变原理可知，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故C正确；D电磁波和机械波都都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，这是波的特有现象，机械波的传播需要介质，在真空中不能传播，故D错误。故选C。12BC【详解】AB根据开普勒第二定律可知，从远地点到近地点卫星做加速运动，而近地点到远地点，卫星做减速运动，所以近地点的速度大于远地点的即若卫星绕地心做轨道半径为r的圆周运动时，线速度大小为，将卫星从半径
16、为r的圆轨道变轨到图示的椭圆轨道，必须在近地点加速，所以有故B正确，A错误；C根据爱因斯坦的狭义相对论，得到运动延迟的效应，故地面上的观察者观察到飞船上的钟在近地点比在远地点走得更慢，C正确；D根据爱因斯坦的狭义相对论，得到运动延迟的效应，飞船中的观察者发现静止于地面的钟走慢了，故D错误；故选BC。13BDE【详解】A电磁波在真空中的传播速度都一样的，与电磁波的频率无关，故A错误；B一切波都有衍射现象，横波具有偏振现象，电磁波属于波的一种，且是横波，故电磁波都能发生衍射现象和偏振现象，故B正确；C简谐机械波在给定的介质中传播时，波传播速度与介质有关，与频率无关，故C错误；D依据，且紫外线的折射
17、率大于红外线，因此紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故D正确；E狭义相对论中光速不变原理为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故E正确。故选BDE。14BDE【详解】A狭义相对性原理指出，力学规律在任何“惯性”参考系中都是相同的，故A错误；B照相机镜头的偏振滤光片，阻碍其他反射光的进入，使得所拍影像清晰，故B正确；C由相对论知光在真空中的传播速度在不同的惯性参考系中数值不变，故C错误；D由红光和绿光组成的一束光束从水中射向空气，由于绿光的折射率较大，由全反射临界角公式可知绿光的全反射临界角较小，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光，故D正确；E通过一个狭缝观察日
18、光灯可看到彩色条纹属于单缝衍射，故E正确。故选BDE。15AB【详解】A光的偏振现象说明光是横波，选项A正确；B相对论认为：空间和时间与物质的运动快慢有关，选项B正确；C麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验验证了电磁波的存在，选项C错误；D圆盘衍射图样是中心有亮斑的同心不等距圆环，选项D错误。故选AB。16AC【详解】A光的偏振现象能说明光是横波，则光具有波动性，但纵波并不能发生偏振现象，故A正确；B雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，故B错误；C根据半衰期的定义，由题意可得故C正确；D在速度为
19、0.5c的飞船上打开一光源，根据光速不变原理，则这束光相对于地面的速度应为c，故D错误。故选AC。17BD【详解】A当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小，故A错误；B做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，产生共振现象，故B正确；C彩虹是太阳光经过空气中的小水珠，发生色散形成的，色散现象属于光的折射，故C错误；D相对论认为时间和空间与物质的运动状态是相联系的，与物体的运动状态有关，故D正确。故选BD。18BCE【详解】A球场上，一小球自由下落触地后，小球上下运动过程所受力为恒力，不满
20、足F=-kx，固做的是简谐振动，选项A错误；B用竖直轻弹簧连接的小球，在弹性限度内，不计空气阻力，小球上下运动过程满足F=-kx，做的是简谐振动，选项B正确；C根据在同一栋高楼，将一在底层走时准确的摆钟移至高层后，由于g变小，则摆钟显示的时间变慢，选项C正确；D根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性，可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，选项D错误；E弹簧振子做简谐振动，弹簧的弹性势能和动能相互转化，振动系统的势能与动能之和保持不变，选项E正确。故选BCE。19CDE【详解】A只有频率相同的两列机械横波相遇，在相遇区才会出现干涉现象，故A错误；B机械波的波速与介质有关，不同介
21、质机械波的传播速度不同，则机械波在传播过程中通过两种不同的介质，沿传播方向上，在任何相等时间内，传播的距离不一定相同，故B错误；C光波在介质中传播的速度与光的频率有关，故C正确；D根据狭义相对论的基本原理可知：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同，故D正确；E根据知，双缝干涉条纹间距与光的波长成正比；虽然红光的波长比紫光长，但由于实验条件不一定相同，所以紫光的双缝干涉条纹间距可能大于红光双缝干涉条纹间距，故E正确。故选CDE。20等于 地面上钟较快 【详解】12宇宙飞船宽度在运动的垂直方向，所以地球上的人看到宇宙飞船宽度不变；根据相对论动钟变慢知识，地面上钟较快。21小于【详解】1根据相对论
22、原理中的“尺缩效应”可知，在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1小于静止时两柱子之间的距离L2。22飞船【详解】1根据钟慢效应，宇宙飞船相对于地球高速运动的过程中，飞船的人观察飞船是不运动的，而地球是高速运动的，所以飞船上的时钟没有变慢，正常走时，而地球上的钟变慢了2326m【详解】1根据长度的相对性得观察者测得火箭的长度为24同时出生 猫先出生 【详解】1火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生；2地面上的人以地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些。故在地面上的人看来，一只小猫先出生。25正确【详解】狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理，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，即真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。故题干说法正确。
