2023年高考物理總復習《相對論簡介》測試卷

一.選擇題（共30小題）

1.下列說法中正確的是（）

A.光速不變原理指出光在真空中傳播速度在不同慣性參考系中都是不同的

B.變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場

C.在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變寬

D.聲源與觀察者相對靠近時，觀察者所接收的頻率大于聲源振動的頻率

2.如圖所示，地面上A、B兩處的中點處有一點光源S,甲觀察者站在光源旁，乙觀察者

乘坐速度為v（接近光速）的光火箭沿AB方向飛行。兩觀察者身邊各有一只事先在地面

校準了的相同的時鐘。下列對相關現(xiàn)象的描述中，正確的是（）

A.甲測得的AB間的距離大于乙測得的AB間的距離

B.甲認為飛船中的鐘變慢了，乙認為甲身邊的鐘變快了

C.甲測得光速為c,乙測得的光速為c-v

D.當光源S發(fā)生一次閃光后，甲認為A、B兩處同時接收到閃光，乙則認為A先接收

到閃光

3.下列說法正確的是（）

A.機械波和電磁波都能在真空中傳播

B.光的干涉和衍射說明光是橫波

C.鐵路、民航等安檢口使用紅外線對行李內物品進行檢測

D.狹義相對論指出，物理規(guī)律對所有慣性參考系都一樣

4.下列說法正確的是（）

A.變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場

B.在電磁波譜中由于丫射線的貫穿能力極強，所以在醫(yī)學上可用來透視人體

C.愛因斯坦相對論認為，物體的質量隨物體速度的增加而增大

D.光在真空中的運動速度在不同的慣性系中測得的數(shù)值是不同的

5.下列說法中錯誤的是（）

A.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運動和觀察者的運動無關

B.在雙縫干涉實驗中，用紅光代替黃光作為入射光可減小干涉條紋的間距

C.光具有波粒二象性，傳播時往往表現(xiàn)出波動性，與物質相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性

D.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響

6.根據(jù)相對論判斷，下列說法正確的是（）

A.狹義相對論全面否定了經(jīng)典力學理論

B.如果物體在地面上靜止不動。任何人在任何參考系里測出的物體長度都是一樣的

C.真空中的光速在不同的慣性參考系中也是不同的

D.物體運動時的質量總要大于靜止時的質量

7.2016年9月15日，我國成功發(fā)射的“天宮二號”搭載的空間冷原子鐘，有望實現(xiàn)約3000

萬年誤差1秒的超高精度。空間冷原子鐘利用激光和原子的相互作用減速原子運動以獲

得超低溫原子，在空間微重力環(huán)境下，這種超低溫原子可以做超慢速勻速直線運動，基

于對這種運動的精細測量可以獲得精密的原子譜線信息，從而獲得更高精度的原子鐘信

號，使時間測量的精度大大提高。

衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是利用精確測量微波信號從衛(wèi)星到達目標所用的時間，從而獲知衛(wèi)星

和目標之間的準確距離。因此，測量時間的精度，將會直接影響定位準確度。目前我國

的“北斗導航定位”系統(tǒng)上使用的原子鐘，精度僅到納秒（10-9s）量級，所以民用的定

位精度在十幾米左右。“空間冷原子鐘”的精度達到皮秒（10l2s）量級，使得基于空間

冷原子鐘授時的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有更加精確和穩(wěn)定的運行能力。

根據(jù)上述材料可知，下列說法中正確的是（）

A.“空間冷原子鐘”的超低溫原子，它們的內能為零

B.”空間冷原子鐘”在地球表面和在空間微重力環(huán)境下的精度相同

C.在空間微重力環(huán)境下，做超慢速勻速直線運動的原子不受地球引力作用

D.“空間冷原子鐘”試驗若成功，將使“北斗導航”的精度達到厘米量級

8.下列說法正確的是（）

A.光電效應是原子核吸收光子向外釋放電子的現(xiàn)象

B.光速不變原理是愛因斯坦狹義相對論的一個基本假設

C.波爾首先把能量子引入物理學，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念

D.由4He+14N-+17Q+可知，在密閉的容器中混合存放一定比例的氮氣和氮

2781

氣，幾天后將有氧氣生成

9.1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，關于狹義相對論，下列說法正確的是（）

A.在接近光速運動的火車上時間過得快

B.以接近光速運動的火車，沿運動方向的長度變短

C.所有的物理規(guī)律在不同的慣性系中有不同的形式

D.兩列以光速相向運動的火車，甲車看乙車的速度是2c

10.下列說法中正確的是（）

A.被拍打的籃球上下運動是簡諧運動

B.受迫振動的物體總以它的固有頻率振動

C.當觀察者和波源間存在相對運動時一定能觀察到多普勒效應現(xiàn)象

D.在速度v高速運行的航天器上看地球上的時間進程變慢

11.假想某人做一次高速的太空旅行返回到地球，從出發(fā)到返回他帶的手表正好顯示是1

年，根據(jù)愛因斯坦的相對論觀點，則地球上的經(jīng)過的時間是（）

A.也是1年B.小于1年C.大于1年D.都有可能

12.甲、乙、丙是三個完全相同的時鐘，甲放在地球上，乙、丙分別放在兩個高速運動的火

箭上，以速度V乙和V丙朝同一方向遠離地球飛行，V乙＜v即地面上的觀察者看（）

A.甲時鐘走得最慢B.乙時鐘走得最慢

C.丙時鐘走得最慢D.甲、乙、丙時鐘快慢一樣

13.廣東省虎門大橋全長近15km,在500m高空有一架與大橋平行勻速飛行的飛機，飛機

上人員看到大橋的長度將是（）

A.大于15km

B.等于15km

C.小于15km

D.飛機飛行越快，大橋將變得越長

14.在地面附近有一高速飛行的宇宙飛行器，地面上的人和宇宙飛行器中的宇航員觀察到的

現(xiàn)象，正確的是（）

A.地面上的人觀察到宇宙飛行器變短了

B.地面上的人觀察到宇宙飛行器變長了

C.宇航員觀察到宇宙飛行器內的時鐘變慢了

D.宇航員觀察到宇宙飛行器內的時鐘變快了

15.若一列火車以接近光速的速度在高速行駛,車上的人用望遠鏡來觀察地面上的一只排球,

如果觀察的很清晰，則觀察結果是（）

A.像一只乒乓球（球體變小）

B.像一只籃球（球體變大）

C.像一只橄欖球（豎直放置）

D.像一只橄欖球（水平放置）

16.飛船以3c的速度離開地球，從飛船上向地球發(fā)射一個光信號。飛船上測得光離開的速

4

度為c,則在地球上測得的光速是（）

A.LB.AcC.互D.c

444

17.某宇航員要到離地球10光年的星球上去旅行，如果希望把這路程縮短為8光年，則他

所乘坐的飛船相對地球的速度為（）

A.0.5CB.0.6CC.0.8CD.0.9C

18.某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行，如果希望把這路程縮短為3光年，則他所

乘坐的飛船相對地球的速度為（）

A.0.5CB.0.6CC.0.8CD.0.9C

19.以下說法中正確的是（）

A.回旋加速器利用了電磁感應原理

B.相對論認為質量和長度都隨速度增大而增大

C.麥克斯韋預言并用實驗驗證了電磁波的存在

D.丫射線是一種波長很短的電磁波

20.設想有一艘飛船以v=0.8c的速度在地球上空飛行，如果這時從飛船上沿其運動方向拋

出一物體，該物體相對于飛船的速度為0.9c,從地面上的人看來，物體的速度為（）

A.1.7cB.0.1cC.0.99cD.0.95C

21.高速（接近光速）運動的物體，其質量隨速度變化的情況是（）

A.速度越大，質量越大B.速度越大，質量越小

C.質量與速度無關D.條件不足，無法確定

22.為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”。對于愛因

斯坦提出的質能方程E=mc2,下列說法中不正確的是（)

A.E=mc2表明物體具有的能量與其質量成正比

B.根據(jù)△￡=△me?可以計算核反應中釋放的核能

C.一個中子和一個質子結合成笊核時，釋放出核能表明此過程中出現(xiàn)了質量虧損

D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能

23.為了直接驗證愛因斯坦狹義相對論中著名的質能方程E=mc2,科學家用中子轟擊硫原

子，分別測出原子捕獲中子前后質量的變化以及核反應過程放出的能量，然后進行比較,

精確驗證了質能方程的正確性。設捕獲中子前的原子質量為mi，捕獲中子后的原子質量

為m2,被捕獲的中子質量為m3,核反應過程放出的能量為△￡,則這一實驗需驗證的關

系式是（）

-2B,2

A-AE=(mj-m2m3)cAE=(mj+m3-m2)c

_2D,_2

CAE=(m2m1-m3)cAE=(m2m1+m3)c

24.為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”。對于愛因

斯坦提出的質能方程E=mc2,下列說法中不正確的是（）

A.E=mc2表明物體具有的能量與其質量成正比

B.根據(jù)△E=Z\mc2可計算核反應的能量

C.一個質子和一個中子結合成一個笊核時釋放能量，表明此過程出現(xiàn)了質量虧損

D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能

25.下列屬于廣義相對論結論的是（）

A.尺縮效應

B.時間變慢

C.光線在引力場中彎曲

D.物體運動時的質量比靜止時大

26.下列物體的運動不能用經(jīng)典力學描述的是（）

A.子彈的飛行B.人造衛(wèi)星的運行

C.小汽車的行駛D.光子的運動

27.經(jīng)典力學的適用范圍是（）

A.宏觀世界，低速運動B.微觀世界，低速運動

C.宏觀世界，高速運動D.微觀世界，高速運動

28.關于經(jīng)典力學的適用范圍和局限性，下列說法正確的是（）

A.經(jīng)典力學過時了，應該被量子力學所取代

B.由于超音速飛機的速度太大，其運動不能用經(jīng)典力學來解釋

C.人造衛(wèi)星的運動不適合用經(jīng)典力學來描述

D.當物體速度接近光速時，其運動規(guī)律不適合用經(jīng)典力學來描述

29.關于經(jīng)典力學的適用范圍，不正確的是（）

A.低速運動B.宏觀物體C.弱引力作用D.微觀粒子

30.下列運動不能用經(jīng)典力學描述的是（）

A.高鐵列車從廣州向北京飛馳

B.火箭攜帶衛(wèi)星飛向太空

C.戰(zhàn)斗機從航母上起飛

D.電子以接近光速的速度運動

填空題（共10小題）

31.如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v（v接近光速

c）。地面上測得它們相距為L,則A測得兩飛船間的距離L（選填“大于”、“等

于”或“小于”）。當B向A發(fā)出一光信號，A測得該信號的速度為。

UDA

32.經(jīng)典力學認為：時間和空間是獨立于而存在的，而愛因斯坦的相對論認為：同

一過程的位移和時間的測量在不同的參考系中是的.

33.如圖所示，你站在水平木桿AB的中央附近，并且看到木桿落在地面上時是兩端同時著

地的，所以，你認為這木桿是平著落到了地面上；若此時飛飛小姐正以接近光速的速度

從你前面掠過，她看到B端比A端先落地，因而她認為木桿是向右傾斜著落地的。她的

看法是的。（填“正確”或“錯誤”）。

34.如圖所示，寬度為1的宇宙飛船沿其長度方向以0.9c（c為真空中的光速）遠離地球,

地球上的人看到宇宙飛船寬度（選填“大于”“等于”或“小于”）1.飛船和地

面上各有一只艷原子鐘，地球上的人觀察到（選填“飛船上鐘較快”“地面上鐘

較快”或“兩只鐘一樣快”）。

AA

35.一艘太空飛船靜止時長度為d,它以0.9c（c為真空中的光速）的速度沿長度方向飛行

經(jīng)過地球。飛船上觀測者測得該飛船的長度d,地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來

光信號的速度c.（均填“大于”“等于”或“小于”）

36.一飛船以0.4c的速度沿直線勻速飛向觀察者，同時向觀察者連續(xù)發(fā)射頻率為vo的光波,

觀察者接收到光波的頻率vvo,觀察者測量光波的速度V，c（c是光在真

空中傳播的速度，選填“大于”“小于”或“等于”）

37.我國計劃在南京建立國際領先的大科學工程裝置--“強流高亮度超導質子源”。超導

直線加速器將質子加速至0.9倍光速以上，加速過程中，質子的能量增加，則質子的質量

（選填“增加”“不變”或“減小”），其物質波波長（選填“增加”“不變”或“減

小，'）。

38.質能方程,它表示質量與能量之間是關系。

39.經(jīng)典力學的適用范圍是：適用運動，不適應運動；適應于世界,

不適應于世界.

40.觀測表明，除了銀河系附近幾個星系外，幾乎所有的星系都在遠離銀河系，而且遠離的

速度與距離成正比，這說明,這一事實為宇宙大爆炸理論奠定了基礎。宇宙大爆

炸理論，是建立在____基礎上的。

三.計算題（共10小題）

41.如圖所示，車廂長為L,正以速度v勻速向右運動，車廂底面光滑，現(xiàn)有兩只完全相同

的光球，從車廂中點以相同的速度vo分別向前后勻速運動（相對于車廂），問：

（1）在車廂內的觀察者看來，光球是否同時到達兩壁？

（2）在地面上的觀察者看來兩光球是否同時到達兩壁？

42.（1）以8X103m/s的速度運行的人造衛(wèi)星上一只完好的手表走過Imin,地面上的人認

為它走過這Imin“實際”上花去的時間是多少？

(2)若衛(wèi)星以0.9c(c為真空中的光速)的速度在太空中飛行，其中一只完好的手表走

過了Imin,地面上的人認為它走過這Imin“實際”上花去的時間為多少？

43.在某地發(fā)生兩件事，靜止位于該地的甲測得時間間隔為4s,若相對甲做勻速直線運動

的乙測得時間間隔為5s,則乙相對于甲的運動速度是多少？

44.帶正電的n介子是一種不穩(wěn)定的粒子，當它靜止時，平均壽命為2.5義1()一8$,然后就衰

變?yōu)橐粋€U子和一個中微子。今有一束n介子，在實驗室中測得它的速率為u=0.99c,

并測出它從產(chǎn)生到衰變通過的平均距離為52m。

(1)問這些測量結果是否一致？

(2)計算相對于口介子靜止的參考系中n介子的平均壽命是多少？

45.假如有一對攣生兄弟A和B,其中B乘坐速度為v=0.9c的火箭飛往大角星(牧夫座a),

而后又飛回地球.根據(jù)A在地球上的觀測，大角星離地球有40萬光年遠，這次B往返

飛行經(jīng)歷時間為80.8年.如果B在離開地球時，他們的年齡都為20歲，試問當B回到

地球時，他們的年齡各有多大？

46.如圖所示，A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度

VB和vc朝同一方向飛行的兩枚火箭上，且VB<VC.地面上的觀察者認為哪個時鐘走得

最慢？哪個時鐘走得最快？

47.一觀察者測得運動著的米尺為0.5m長，靜止時長度為1m,求此米尺以多大的速度移

動.

48.一只裝有無線電發(fā)射和接收裝置的飛船，正以v=曳的速度飛離地球，當宇航員發(fā)射

5

一無線電信號，信號經(jīng)地球反射，60s后宇航員才收到返回信號。

(1)在地球反射信號的時刻，從飛船上測得的地球離飛船多遠？

(2)當飛船接收到反射信號時，地球上測得飛船離地球多遠？

49.假設一個騎著摩托車的人以0.8c的速度經(jīng)過一個靜止的觀察者身旁，這個騎車者向他

前進的方向以相對他0.7c的速度拋出一個小球.那么靜止的人觀察小球的速度會是多

少？

50.一粒子以0.05c的速率相對實驗室參考系運動.此粒子衰變時發(fā)射一個電子，電子相對

于粒子的速度為0.8c,電子的衰變方向與粒子運動方向相同.求電子相對于實驗室參考

系的速度.

2023年高考物理總復習《相對論簡介》測試卷參考答案與試題解析

選擇題（共30小題）

1.下列說法中正確的是（）

A.光速不變原理指出光在真空中傳播速度在不同慣性參考系中都是不同的

B.變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場

C.在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變寬

D.聲源與觀察者相對靠近時，觀察者所接收的頻率大于聲源振動的頻率

【分析】光速不變原理是：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的；均勻變化

的電場一定產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場一定產(chǎn)生穩(wěn)定的電場；在光的雙縫干涉實

驗中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄；聲源與觀察者相對靠近，

觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率。

【解答】解：A、根據(jù)光速不變原理是：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。

故A錯誤；

B、均勻變化的電場一定產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場一定產(chǎn)生穩(wěn)定的電場。故B

錯誤；

C、在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由紅光改為綠光，光的波長減小，則干涉條紋

間距變窄。故C錯誤；

D、根據(jù)多普勒效應可知，聲源與觀察者相對靠近，觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的

頻率。故D正確。

故選：D。

【點評】該題考查3-4中幾個不同的記憶性的知識點，其中對電磁場理論的理解是該題

的關鍵。

2.如圖所示，地面上A、B兩處的中點處有一點光源S,甲觀察者站在光源旁，乙觀察者

乘坐速度為v（接近光速）的光火箭沿AB方向飛行。兩觀察者身邊各有一只事先在地面

校準了的相同的時鐘。下列對相關現(xiàn)象的描述中，正確的是（）

A.甲測得的AB間的距離大于乙測得的AB間的距離

B.甲認為飛船中的鐘變慢了，乙認為甲身邊的鐘變快了

C.甲測得光速為c,乙測得的光速為c-v

D.當光源S發(fā)生一次閃光后，甲認為A、B兩處同時接收到閃光，乙則認為A先接收

到閃光

【分析】理解記住愛因斯坦相對論效應之一：鐘慢效應及尺縮效應；知道時間變化、長

度變化與速度的關系，知道光速不變原理。

【解答】解：A.根據(jù)尺縮效應：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，可知甲

測得的AB間的距離大于乙測得的AB間的距離，故A正確；

B.根據(jù)鐘慢效應：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接

近光速時，鐘就幾乎停止了；甲認為飛船中的鐘變慢了，乙認為甲身邊的鐘變慢了，故

B錯誤；

C.根據(jù)光速不變原理，可知甲、乙測得的光速都為c,故C錯誤；

D.當光源S發(fā)生一次閃光后，甲認為A、B兩處同時接收到閃光，對乙而言，則乙認為

B先接收到閃光，故D錯誤。

故選:Ao

【點評】解答本題關鍵是知道狹義相對論的幾個重要的效應及光速不變原理：

①鐘慢效應：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光

速時，鐘就幾乎停止了；

②尺縮效應：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，當速度接近光速時，尺子

縮成一個點。

③質量變大：質量（或能量）并不是獨立的，而是與運動狀態(tài)相關的，速度越大，質量

越大。

3.下列說法正確的是（）

A.機械波和電磁波都能在真空中傳播

B.光的干涉和衍射說明光是橫波

C.鐵路、民航等安檢口使用紅外線對行李內物品進行檢測

D.狹義相對論指出，物理規(guī)律對所有慣性參考系都一樣

【分析】機械波不能夠在真空傳播；光的干涉和衍射能說明光具有波動性，不能說明光

是一種橫波；鐵路、民航等安檢口使用x線對行李內物品進行檢測；狹義相對論指出，

物理規(guī)律對所有慣性參考系都一樣。

【解答】解：A、機械波不能夠在真空傳播，電磁波能在真空中傳播。故A錯誤；

B、光的干涉和衍射能說明光具有波動性，不能說明光是一種橫波。光的偏振現(xiàn)象才說明

了光是一種橫波。故B錯誤；

C、鐵路、民航等安檢口使用x線對行李內物品進行檢測。故C錯誤；

D、根據(jù)狹義相對論可得在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。故D正確；

故選：D。

【點評】本題考查了狹義相對論、波的傳播、光的干涉與衍射等知識點。本題是基礎題,

考的是基本概念，難度不大。

4.下列說法正確的是（）

A.變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場

B.在電磁波譜中由于丫射線的貫穿能力極強，所以在醫(yī)學上可用來透視人體

C.愛因斯坦相對論認為，物體的質量隨物體速度的增加而增大

D.光在真空中的運動速度在不同的慣性系中測得的數(shù)值是不同的

【分析】均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場；x射線具有較強的穿透能力，醫(yī)學上可以用來

透視人體：，物體的質量隨物體速度的增加而增大；光速不變.

【解答】解：A、根據(jù)麥克斯韋電磁場理論：變化的電場一定產(chǎn)生磁場；但均勻變化的電

場只能產(chǎn)生恒定的磁場；故A錯誤；

B、丫射線的貫穿能力極強，x光才用來透視人體。故B錯誤；

C、根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論認為，物體運動時的質量會隨著物體運動速度的增大而增

力口，故C正確；

D、根據(jù)光速不變原理，知在不同慣性系中，光在真空中傳播速度大小相等，故D錯誤。

故選：Co

【點評】該題考查麥克斯韋電磁理論以及相對論；牢記相對論的基本假設，要求能熟記

相關假設，并能加以簡單的應用.

5.下列說法中錯誤的是（）

A.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運動和觀察者的運動無關

B.在雙縫干涉實驗中，用紅光代替黃光作為入射光可減小干涉條紋的間距

C.光具有波粒二象性，傳播時往往表現(xiàn)出波動性，與物質相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性

D.拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響

【分析】真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。雙縫干涉條紋的間距與波長

成正比。光具有波粒二象性。拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片

以減弱玻璃反射光。

【解答】解：A、根據(jù)相對論的基本原理知真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同

的，與光源的運動和觀察者的運動無關，故A正確。

B、雙縫干涉條紋的間距與波長成正比，紅光的波長比黃光的長，則在雙縫干涉實驗中，

用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距，故B錯誤。

C、光具有波粒二象性，傳播時往往表現(xiàn)出波動性，與物質相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性,

故C正確。

D、反射光屬于偏振光，往往在鏡頭加偏振片的作用可以減弱玻璃的反射光的強度；故D

正確。

本題選錯誤的，故選：B。

【點評】解決本題的關鍵是了解近代物理常識，對光的本性、光的常見現(xiàn)象及形成原因

要理解并掌握。

6.根據(jù)相對論判斷，下列說法正確的是()

A.狹義相對論全面否定了經(jīng)典力學理論

B.如果物體在地面上靜止不動。任何人在任何參考系里測出的物體長度都是一樣的

C.真空中的光速在不同的慣性參考系中也是不同的

D.物體運動時的質量總要大于靜止時的質量

【分析】經(jīng)典力學是狹義相對論在低速(v?c),宏觀條件下的近似，牛頓經(jīng)典力學只

考慮了空間，而狹義相對論既考慮了空間，也考慮了時間。相對論認為：時間與空間、

物質相關，質量與能量是兩個不同的物理量，它們之間存在聯(lián)系E=mc2.根據(jù)相對論可

知，質量與物體的速度有關，質量隨著速度的增大而增大。

【解答】解：A、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宏觀低

速運動條件下的特殊情形。故A錯誤。

B、根據(jù)狹義相對論的相對性原理，在不同的參考系中，測量的物體的長度不停地相同.

故B錯誤；

C、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。故C

錯誤。

m0

D、根據(jù)狹義相對論的相對性原理，運動物體的質量:m=/2知,物體運動時的質

量總要大于靜止時的質量，物體的速度越大，其質量也越大。故D正確。

故選：D。

【點評】要知道經(jīng)典物理學和相對論研究的范圍，以及記住狹義相對論的兩個基本原理

是解本題的關鍵。

7.2016年9月15日，我國成功發(fā)射的“天宮二號”搭載的空間冷原子鐘，有望實現(xiàn)約3000

萬年誤差1秒的超高精度。空間冷原子鐘利用激光和原子的相互作用減速原子運動以獲

得超低溫原子，在空間微重力環(huán)境下，這種超低溫原子可以做超慢速勻速直線運動，基

于對這種運動的精細測量可以獲得精密的原子譜線信息，從而獲得更高精度的原子鐘信

號，使時間測量的精度大大提高。

衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是利用精確測量微波信號從衛(wèi)星到達目標所用的時間，從而獲知衛(wèi)星

和目標之間的準確距離。因此，測量時間的精度，將會直接影響定位準確度。目前我國

的“北斗導航定位”系統(tǒng)上使用的原子鐘，精度僅到納秒（10%）量級，所以民用的定

位精度在十幾米左右。“空間冷原子鐘”的精度達到皮秒（IO12s）量級，使得基于空間

冷原子鐘授時的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有更加精確和穩(wěn)定的運行能力。

根據(jù)上述材料可知，下列說法中正確的是（）

A.”空間冷原子鐘”的超低溫原子，它們的內能為零

B.“空間冷原子鐘”在地球表面和在空間微重力環(huán)境下的精度相同

C.在空間微重力環(huán)境下，做超慢速勻速直線運動的原子不受地球引力作用

D.”空間冷原子鐘”試驗若成功，將使“北斗導航”的精度達到厘米量級

【分析】空間冷原子鐘是一種精確的計時工具，有望實現(xiàn)約3000萬年誤差1秒的超高精

度；熱力學定律說明絕對零點永遠不可能達到，當達到絕對零度時分子無規(guī)則熱運動的

平均動能為零.

【解答】解：A、根據(jù)熱力學定律，絕對零度永遠不可能達到，故“空間冷原子鐘”的超

低溫原子的內能不為零，只能無限接近零，故A錯誤；

B、“空間冷原子鐘”在在空間微重力環(huán)境下和地球表面受重力不同，故精度不同，故B

錯誤；

C、在空間微重力環(huán)境下，做超慢速勻速直線運動的原子依然受重力，只是重力很小，可

以忽略不計，故C錯誤；

D、做超慢速勻速直線運動的原子提高，精度到納秒（10"s）量級，定位精度在十幾米

左右，故精度達到皮秒（10l2s）量級，精度提高1000倍，達到十幾厘米，故D正確；

故選：D。

【點評】本題是閱讀材料題，關鍵是從材料中讀出空間冷原子鐘的計時精度，同時要能

夠結合熱力學定律進行分析。

8.下列說法正確的是（）

A.光電效應是原子核吸收光子向外釋放電子的現(xiàn)象

B.光速不變原理是愛因斯坦狹義相對論的一個基本假設

C.波爾首先把能量子引入物理學，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念

1+

D.由4He++870可知，在密閉的容器中混合存放一定比例的氨氣和氮

氣，幾天后將有氧氣生成

【分析】光電效應是原子吸收光子向外釋放電子的現(xiàn)象；知道相對論的兩個基本假設；

普朗克首先把能量子引入物理學；知道常見的核反應方程。

【解答】解：A、光電效應是原子的電子吸收光子，從而擺脫原子核的束縛，向外釋放光

電子的現(xiàn)象，故A錯誤；

B、根據(jù)愛因斯坦的相對論的兩個基本假設可知，光速不變原理是愛因斯坦狹義相對論的

一個基本假設。故B正確；

C、普朗克首先把能量子引入物理學，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，故C

錯誤。

1+

D、核反應：He+”一+870H屬于核反應方程，是在實驗室中完成的，不能自

然發(fā)生，故D錯誤。

故選:故

【點評】該題考查光電效應、相對論的兩個基本假設以及常見的核反應等等基礎知識點,

關鍵要熟悉教材，牢記這些基礎知識點，多加積累.

9.1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，關于狹義相對論，下列說法正確的是（）

A.在接近光速運動的火車上時間過得快

B.以接近光速運動的火車，沿運動方向的長度變短

C.所有的物理規(guī)律在不同的慣性系中有不同的形式

D.兩列以光速相向運動的火車，甲車看乙車的速度是2c

【分析】愛因斯坦提出了狹義相對論，認為時間與空間是相聯(lián)系的。根據(jù)相對論尺縮效

應分析人觀察尺子的長度變化問題。

【解答】解：A、根據(jù)相對論的時空觀，地面上的人看接近光速運動的火車，時間過得慢。

故A錯誤；

B、根據(jù)相對論尺縮效應可知，地面上的人看以接近光速運動的火車，沿運動方向的長度

變短。故B正確；

C、根據(jù)相對性原理，物理規(guī)律在所有慣性系中都具有相同的形式，故C錯誤；

D、根據(jù)光速不變原理，兩列以光速相向運動的火車，甲車看乙車的速度是c。故D錯誤。

故選：Bo

【點評】對于相對論高中要求較低，但需要我們能準確記住相應的內容，屬基礎題目。

10.下列說法中正確的是（）

A.被拍打的籃球上下運動是簡諧運動

B.受迫振動的物體總以它的固有頻率振動

C.當觀察者和波源間存在相對運動時一定能觀察到多普勒效應現(xiàn)象

D.在速度v高速運行的航天器上看地球上的時間進程變慢

【分析】物體做簡諧運動的條件是回復力為F=-kx；做受迫振動的物體的振動頻率與

驅動力的頻率相等，與物體的固有頻率無關；多普勒效應是由于觀察者和波源間位置的

變化而產(chǎn)生的；在速度v高速運行的航天器上看地球上的時間進程變慢.

【解答】解：A、根據(jù)質點做簡諧運動的條件可知，做簡諧運動的條件是回復力為F=-

kx,被拍打的籃球上下運動顯然不是簡諧運動。故A錯誤；

B、做受迫振動的物體的振動頻率與驅動力的頻率相等，與物體的固有頻率無關。故B

錯誤；

C、當觀察者和波源間存在相對運動時不一定能觀察到多普勒效應現(xiàn)象，如觀測者繞波源

做勻速圓周運動。故C錯誤；

D、根據(jù)相對論的兩個基本假設，在速度v高速運行的航天器上看地球上的時間進程變慢。

故D正確。

故選：D。

【點評】該題考查選修3-4中的簡諧振動的條件、受迫振動、相對論與機械波等，都是

記憶性的知識點，要加強對這類知識點的積累，避免失分.

11.假想某人做一次高速的太空旅行返回到地球，從出發(fā)到返回他帶的手表正好顯示是I

年，根據(jù)愛因斯坦的相對論觀點，則地球上的經(jīng)過的時間是（）

A.也是1年B.小于1年C.大于1年D.都有可能

【分析】由相對論原理可知，運動的鐘走的要慢些。

【解答】解：由于人高速在太空中運動，故他的手表走的要比地球的上低速運行的手表

慢一些；故可知，地球的時間一定大于1年；

故選：Co

【點評】本題考查愛因斯坦的相對論原理，要注意理解時間及長度的相對性。

12.甲、乙、丙是三個完全相同的時鐘，甲放在地球上，乙、丙分別放在兩個高速運動的火

箭上，以速度V乙和V內朝同一方向遠離地球飛行，V乙〈V丙.地面上的觀察者看（）

A.甲時鐘走得最慢B.乙時鐘走得最慢

C.丙時鐘走得最慢D.甲、乙、丙時鐘快慢一樣

【分析】理解記住愛因斯坦相對論效應之一：鐘慢效應；知道時間變化與速度的關系即

可。

【解答】解：甲放在地面上，在地面上的人看來，甲鐘沒有變化。

乙、丙兩鐘放在兩個火箭上，根據(jù)愛因斯坦相對論可知，乙、丙變慢，由于v乙＜丫丙

tp

由:-j------聲可知，丙鐘比乙鐘更慢，所以甲鐘最快，丙鐘最慢。故C正確，ABD錯

'U

1天

故選：Co

【點評】解答本題關鍵是知道狹義相對論的幾個重要的效應：

①鐘慢效應：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光

速時，鐘就幾乎停止了；

②尺縮效應：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，當速度接近光速時，尺子

縮成一個點。

③質量變大：質量（或能量）并不是獨立的，而是與運動狀態(tài)相關的，速度越大，質量

越大。

13.廣東省虎門大橋全長近15km,在500m高空有一架與大橋平行勻速飛行的飛機，飛機

上人員看到大橋的長度將是（）

A.大于15km

B.等于15km

C.小于15km

D.飛機飛行越快，大橋將變得越長

【分析】狹義相對論效應有：“尺縮效應”，“運動延時效應”，“運動質量變大效應”。由

此分析解答即可。

【解答】解：狹義相對論效應有：“尺縮效應”，在500m高空有一架與大橋平行勻速飛

行的飛機，飛機上人員看到大橋的長度將是小于15km,故C正確，ABD錯誤。

故選：Co

【點評】本題關鍵是關鍵明確狹義相對論的基本假設和常見的相對論效應，基礎問題。

14.在地面附近有一高速飛行的宇宙飛行器，地面上的人和宇宙飛行器中的宇航員觀察到的

現(xiàn)象，正確的是（）

A.地面上的人觀察到宇宙飛行器變短了

B.地面上的人觀察到宇宙飛行器變長了

C.宇航員觀察到宇宙飛行器內的時鐘變慢了

D.宇航員觀察到宇宙飛行器內的時鐘變快了

【分析】由相對論效應分析飛船的時間和長度變化；當人和飛船之間有相對運動時，人

觀察到的飛船長度會變短，時間會變慢。

【解答】解：AB、根據(jù)愛因斯坦相對論可知，地面上的人觀察到飛船變短了，則A正確,

B錯誤

CD、運動是相對的，飛船上的人員觀察到飛船的長度不變而時間進程也不變。故CD錯

誤。

故選：Ao

【點評】該題考查相對論的時間與長度的變化，解答本題要掌握相對論的基本原理，能

分析時間和長度的變化。基礎題目。

15.若一列火車以接近光速的速度在高速行駛,車上的人用望遠鏡來觀察地面上的一只排球,

如果觀察的很清晰，則觀察結果是（）

A.像一只乒乓球（球體變小）

B.像一只籃球（球體變大）

C.像一只橄欖球（豎直放置）

D.像一只橄欖球（水平放置）

［分析】狹義相對論確保任何物理定律在不同參照系的相同，以觀察者為參照系則排球

以相同大小的速度反向運動，利用長度收縮效應即可作答

【解答】解：根據(jù)狹義相對論，以觀察者為參照系，則排球以接近光速的速度反向運動,

根據(jù)長度收縮效應可知，觀察者測得排球的水平寬度變短，豎直長度不變，因此觀察的

結果是像一只豎直放置的橄欖球。

故選：Co

【點評】本題考查了狹義相對論參照系變換與長度收縮性：一條沿自身長度方向運動的

桿，其長度總比桿靜止時的長度小，注意在變換參照系時要確保參照系是勻速直線運動

的

16.飛船以3c的速度離開地球，從飛船上向地球發(fā)射一個光信號。飛船上測得光離開的速

4

度為c,則在地球上測得的光速是（）

A.—cB.AcC..^cD.c

444

【分析】明確愛因斯坦相對論的基本內容，知道不同慣性系中真空光速不變即可解答。

【解答】解：真空中的光速在不同的慣性系中都是一樣的。故地球上測得的光速與飛船

上測得的光速相同，均為C,故D正確，ABC錯誤。

故選：D。

【點評】本題考查愛因斯坦光速不變原理，要注意正確掌握相對論的基本內容即可分析

求解。

17.某宇航員要到離地球10光年的星球上去旅行，如果希望把這路程縮短為8光年，則他

所乘坐的飛船相對地球的速度為（）

A.0.5CB.0.6CC.0.8CD.0.9C

【分析】根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，空間距離是相對的，根據(jù)距離的相對性公式1=

1。J卜（三）2列式求解即可.

【解答】解：根據(jù)距離的相對性公式，有：

日4卜令產(chǎn)

代入數(shù)據(jù)，有：

。-8』《產(chǎn)

解得:

v=0.6c

故選：Bo

【點評】本題關鍵是明確空間距離是相對的，記住狹義相對論的距離相對性公式1=

.卜令）2即可.

18.某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行，如果希望把這路程縮短為3光年，則他所

乘坐的飛船相對地球的速度為（）

A.0.5CB.0.6CC.0.8CD.0.9C

【分析】根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，空間距離是相對的，根據(jù)距離的相對性公式1=

列式求解即可.

【解答】解：根據(jù)距離的相對性公式，有：

口。/_e）2

代入數(shù)據(jù)，有:

解得：

v=0.8c

故選：Co

【點評】本題關鍵是明確空間距離是相對的，記住狹義相對論的距離相對性公式1=

lojb令）2即可.

19.以下說法中正確的是（）

A.回旋加速器利用了電磁感應原理

B.相對論認為質量和長度都隨速度增大而增大

C.麥克斯韋預言并用實驗驗證了電磁波的存在

D.丫射線是一種波長很短的電磁波

【分析】回旋加速器是利用電場加速粒子，利用磁場將粒子旋回電場中加速；愛因斯坦

的狹義相對論有尺縮效應和運動質量增加效應；麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在,

赫茲通過實驗發(fā)現(xiàn)了電磁波；丫射線是一種高頻電磁波.

【解答】解：A、回旋加速器是利用電場加速粒子，利用磁場將粒子旋回電場中加速，不

涉及感應電流，故A錯誤；

B、相對論認為質量隨速度增大而增大，長度隨速度增大而縮短，故B錯誤；

C、麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在，赫茲通過實驗發(fā)現(xiàn)了電磁波，故C錯誤：

D、丫射線是一種波長很短的電磁波，是放射性現(xiàn)象中產(chǎn)生的，故D正確；

故選：D。

【點評】本題考查了回旋加速器原理、狹義相對論、麥克斯韋電磁場理論和天然放射現(xiàn)

象，知識點多，難度小，記住基礎知識即可.

20.設想有一艘飛船以v=0.8c的速度在地球上空飛行，如果這時從飛船上沿其運動方向拋

出一物體，該物體相對于飛船的速度為0.9c,從地面上的人看來，物體的速度為（）

A.1.7cB.0.1cC.0.99cD.0.95C

【分析】根據(jù)低速物體的速度的合成規(guī)律可得低速度物體的對地速度，再根據(jù)光速無法

達到進行分析，明確物體的速度.

【解答】解：若對于低速物體，地面上人看來物體相對于地面的速度應為0.8C+0.9C=

1.7C,

由狹義相對論理論可以知道，

洛倫茲變換下的相對速度：

vl-v2

△v=|iI，將題中數(shù)值代入公式，可以得到所求解0.99c；

故選：Co

【點評】本題考查相對論原理，要注意明確光速永遠無法達到這一相對論的基本原理.

21.高速（接近光速）運動的物體，其質量隨速度變化的情況是（）

A.速度越大，質量越大B.速度越大，質量越小

C.質量與速度無關D.條件不足，無法確定

【分析】當物體以接近光速運動時，根據(jù)愛因斯坦相對認可知，質量變化明顯。

【解答】解：當物體以接近光速運動時.，物體的質量公式:m=,式中的mo是

物體靜止時的質量，由該公式可知，物體的速度越大，質量越大。

故選：Ao

mo

【點評】本題考查物體的質量隨速度的變化情況，要知道物體的質量公式：m=-i===

即可正確解答該題。另外要注意低速運動的宏觀物體的質量變化是不明顯的。

22.為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”。對于愛因

斯坦提出的質能方程E=mc2,下列說法中不正確的是()

A.E=mc2表明物體具有的能量與其質量成正比

B.根據(jù)△E=Z\mc2可以計算核反應中釋放的核能

C.一個中子和一個質子結合成氣核時，釋放出核能表明此過程中出現(xiàn)了質量虧損

D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能

【分析】了解愛因斯坦質能方程的含義。

知道核反應過程中發(fā)生質量虧損會釋放能量。

【解答】解：A、愛因斯坦提出的質能方程E=mc2告訴我們，物體具有的能量與它的質

量成正比。故A正確。

B、△E=Z\mc2中401是虧損質量，是釋放的核能，故B正確。

C、核反應中若質量虧損，就要釋放能量，所以一個質子和一個中子結合成一個流核時釋

放能量，表明此過程出現(xiàn)了質量虧損。故C正確。

D、E=mc2中的E是物體具有的能量。故D錯誤。

本題選擇錯誤的，故選：D。

【點評】考查質能方程的應用，認識質量虧損的概念，清楚E=mc2和△E=Z\mc2的各

個量的意義。

23.為了直接驗證愛因斯坦狹義相對論中著名的質能方程E=mc2,科學家用中子轟擊硫原

子，分別測出原子捕獲中子前后質量的變化以及核反應過程放出的能量，然后進行比較，

精確驗證了質能方程的正確性。設捕獲中子前的原子質量為mi，捕獲中子后的原子質量

為m2,被捕獲的中子質量為m3,核反應過程放出的能量為4E,則這一實驗需驗證的關

系式是()

-2B,2

A-AE=(ntj-m2m3)cAE=(mj+m3-m2)c

c-2D,_2

-AE=(m2m1-m3)cAE=(m2m1+m3)c

【分析】該題比較簡單，先求出核反應過程中的質量虧損，然后由愛因斯坦的質能方程

求出釋放的能量。

【解答】解：反應之前的質量為：mi+為m3,反應后的質量為：rm，因此質量虧損為：

△m=mi+m3-m2

因此需要驗證的關系式為：

2

△E=（m1+m3-m2）c'故ACD錯誤,B正確。

故選：B.

【點評】該題考查了基本規(guī)律的應用，對于質能方程，要理解公式的使用條件以及各個

物理量的含義。

24.為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”。對于愛因

斯坦提出的質能方程E=mc2,下列說法中不正確的是（）

A.E=mc2表明物體具有的能量與其質量成正比

B.根據(jù)△￡=△me?可計算核反應的能量

C.一個質子和一個中子結合成一個笊核時釋放能量，表明此過程出現(xiàn)了質量虧損

D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能

【分析】了解愛因斯坦質能方程的含義。

知道核反應過程中發(fā)生質量虧損會釋放能量。

【解答】解：A、愛因斯坦提出的質能方程E=mc2告訴我們，物體具有的能量與它的質

量成正比。故A正確。

B、△E=4mc2中△!!!是虧損質量，是釋放的核能，故B正確。

C、核反應中若質量虧損，就要釋放能量，所以一個質子和一個中子結合成一個笊核時釋

放能量，表明此過程出現(xiàn)了質量虧損。故C正確。

D、E=mc2中的E是物體具有的能量。故D錯誤。

故選：D。

【點評】清楚E=mc2和△E=Z\mc2的各個量的意義。

25.下列屬于廣義相對論結論的是（）

A.尺縮效應

B.時間變慢

C.光線在引力場中彎曲

D.物體運動時的質量比靜止時大

【分析】根據(jù)狹義相對論，運動物體的質量變大、時間延遲、長度縮短：根據(jù)廣義相對

論，光線在引力場中彎曲、水星近日點的進動。

【解答】解：A、尺縮效應：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，當速度接近

光速時，尺子縮成一個點，是狹義相對論的結論。故A錯誤；

B、鐘慢效應：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光

速時，鐘就幾乎停止了，是狹義相對論的結論，故B錯誤；

C、光線在引力場中彎曲與廣義相對論有關。故C正確；

D、物體運動時的質量比靜止時大是狹義相對論的結論。故D錯誤。