5.2 相对论时空观 课时优化训练-2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

相对论时空观--2024-2025学年高中物理粤教版必修二课时优化训练 一、单选题 1．经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是( ) A. B. C. D. 2．下列说法正确的有( ) A.光速不变原理是广义相对论的两个基本假设之一 B.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了光的电磁理论 C.电磁波频率由低到高的排序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、γ射线、X射线 D.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 3．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是( ) A.卡文迪许通过实验测出了引力常量G B.牛顿总结出了行星运动的三大规律 C.爱因斯坦发现了万有引力定律 D.开普勒建立了狭义相对论 4．下列说法中不正确的是( ) A.开普勒行星运动三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动 B.牛顿推导万有引力的过程中用到牛顿第二第三定律及开普勒第三定律 C.爱因斯坦创立了狭义相对论 D.牛顿通过扭秤实验测出万有引力常量 5．如果真空中的光速为，当一个物体的运动速度为时，质量为3kg，当它的速度为时，其质量是（  ） A.2.25kg B.2.50kg C.3.00kg D.2.10kg 6．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 7．在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，以下对几位物理学家所做科学贡献的叙述正确的是( ) A.牛顿运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因” B.安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律 C.爱因斯坦创立相对论，提出了一种崭新的时空观 D.法拉第在对理论和实验资料进行严格解题思路后，总结出了法拉第电磁感应定律 8．下列说法正确的是( ) A.声波在空气中传播时是一种横波 B.波形曲线表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移 C.根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围产生变化的磁场 D.由爱因斯坦的狭义相对论可知，真空中的光速对于任何惯性参考系都相同 9．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确的是( ) A.狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论 B.经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例 C.经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动 D.不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的 10．牛顿运动定律适用于( ) A.一切运动的物体 B.宏观物体远小于光速的运动 C.微观粒子稍小于光速的运动 D.宏观物体稍小于光速的运动 二、多选题 11．下列说法中正确的是( ) A.万有引力可以用狭义相对论作出正确的解释 B.电磁力可以用狭义相对论作出正确的解释 C.狭义相对论是惯性参考系之间的理论 D.万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架 12．下列说法正确的是( ) A.如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动 B.向人体内发射频率已知的超声波被血管反射后又被仪器接受，测出反射波就能知道血流的速度，这种方法俗称彩超 C.狭义相对论表明物体运动时的质量小于静止时的质量 D.麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场 E.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉，衍射以及折射时都可能发生色散 三、计算题 13．一个原来静止的电子，经电场加速后速度为，问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？ 14．假如一对孪生兄弟A和B，其中B乘坐速度为的火箭飞往大角星，而后又飞回地球。根据A在地球上的观测，大角星离地球约有40光年，这次B往返飞行经历时间为80.8年。如果B在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B回到地球时，他们的年龄各有多大？ 参考答案 1．答案：D 解析：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，对微观、高速（接近光速）运动的物体不再适用，故ABC错误，D正确。 故选D。 2．答案：D 解析：A.光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A错误； B.麦克斯韦预言了光的电磁理论，没有证实，故B错误； C.电磁波频率由低到高的排序为无线电波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线（伽马射线），故C错误； D.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D正确. 故选D. 3．答案：A 解析：A.英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间的万有引力的测量，比较准确地得出了G的数值，故A正确； B.德国天文学家开普勒通过研究丹麦天文学家第谷的行星观测记录，总结出了行星运动的三大规律，故B错误； CD.牛顿发现了万有引力定律，爱因斯坦建立了狭义相对论，故CD错误。 故选A。 4．答案：D 解析：A.开普勒行星运动三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故A正确，不符合题意； B.牛顿推导万有引力的过程中用到牛顿第二第三定律及开普勒第三定律，故B正确，不符合题意； C.爱因斯坦创立了狭义相对论，故C正确，不符合题意； D.卡文迪许通过扭秤实验测出万有引力常量，故D错误，符合题意。 故选D。 5．答案：A 解析：根据爱因斯坦相对论的公式 可知 所以 当它的速度为时，质量为 故选A。 6．答案：A 解析：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定律。 故选A。 7．答案：C 解析：A、伽利略运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”,故A错误; B、库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律,故B错误; C、爱因斯坦创立相对论,提出了一种崭新的时空观,所以C选项是正确的; D、法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系;是韦德与库柏在对理论和实验资料进行严格解题思路后,总结出了法拉第电磁感应定律,故D错误; 故选：C 8．答案：D 解析：A.声波属于纵波，故A错误； B.波形曲线表示在同一时刻，介质中所有质点偏移平衡位置的位移矢量末端的连线，故B错误； C.根据麦克斯韦理论，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性的变化的电场产生周期性变化的磁场，故C错误； D.光速不变原理，是爱因斯坦狭义相对论的基本原理，即光速对于任何惯性参考系都相同，故D正确。 故选D。 9．答案：B 解析：AB.相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，选项A错误B正确； CD.经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，量子力学适用于任何大小的物体系统，选项CD错误； 故选B。 10．答案：B 解析：牛顿运动定律只适用于宏观物体，并且远小于光速的低速运动问题，不适用于微观粒子，高速运动（相对于光速）的问题，故ACD错误，B正确；选B. 11．答案：BCD 解析：ABD.万有引力与电磁力有很多相似之处，万有引力理论可以纳入广义相对论，不能纳入狭义相对论的框架，故A错误，BD正确； C.狭义相对论是建立在惯性参考系之上的，故C正确。 故选BCD。 12．答案：BDE 解析：A.根据回复力公式可得如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，而不是平方，A错误； B.向人体内发射频率已知的超声波被血管反射后又被仪器接受，测出反射波就能知道血流的速度，利用多普勒效应原理，这种方法俗称彩超，B正确； C.根据相对论的基本理论可知：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，C错误； D.根据麦克斯韦电磁理论可得，变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场，D正确； E.多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以将复合光进入分解，故E正确； 故选BDE。 13．答案：增大了；0.02 解析：解：根据爱因斯坦狭义相对论的质速公式得，加速后的质量增大了，且，所以改变的百分比为 14．答案：A：100.8岁；B：55.2岁 解析：设B在飞船惯性系中经历的时间为，根据钟慢效应得：，代入数据解得年。所以B回到地球时的年龄为20岁+35.2岁=55.2岁，A的年龄为20岁+80.8岁=100.8岁。 学科网（北京）股份有限公司 $$