《第十三讲 相对论简介》试卷及答案_高中物理拓展型课程II_华东师大版_2024-2025学年.docxVIP

《第十三讲相对论简介》试卷(答案在后面)

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、在爱因斯坦的狭义相对论中，以下哪个公式描述了质能等价原理？

A.F

B.E

C.v

D.F

2、在狭义相对论中，当一个物体的速度接近光速时，以下哪个现象会发生？

A.物体的质量将保持不变

B.物体的长度将保持不变

C.物体的时间间隔将变长

D.物体的速度将不再增加

3、下列哪个现象是相对论中著名的效应之一？

A.光速不变原理B.时光膨胀C.质能方程D.长度收缩

4、根据相对论，两个事件在同一地点发生但发生在不同时间，它们的时空间隔为：

A.0B.正数C.负数D.无法确定

5、在狭义相对论中，两个惯性参考系之间的相对速度为v，根据洛伦兹变换公式，两个参考系中的时间间隔Δt和Δt’之间的关系是：

A.Δt=Δt’

B.ΔtΔt’

C.ΔtΔt’

D.Δt=γΔt’

6、一个光子以光速c在真空中传播，相对于一个静止观察者，光子的质量m和能量E之间的关系是：

A.m=0，E=mc^2

B.m≠0，E≠mc^2

C.m=0，E≠mc^2

D.m≠0，E=mc^2

7、爱因斯坦的相对论理论主要分为两个部分，其中第一个部分是狭义相对论，第二个部分是广义相对论。请问，狭义相对论的核心假设是什么？

A.光速在真空中的速度与观察者的运动状态无关

B.物体的质量会随着温度的升高而增加

C.时间膨胀现象，即在高速运动的参考系中时间流逝变慢

D.万有引力定律

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）

1、在狭义相对论中，以下哪个现象说明了时间膨胀的存在？

A.钟慢效应

B.光速不变原理

C.质能等价

D.空间弯曲

2、以下关于相对论的基本假设，哪个是错误的？

A.物理定律在所有惯性参考系中都是相同的

B.光在真空中的速度对于所有观察者都是相同的

C.速度是相对的，没有绝对静止的参考系

D.物理定律在所有非惯性参考系中都是相同的

3、答案：C

题目：在相对论中，当物体接近光速时，下列哪个物理量不会发生显著变化？

A.物体的质量

B.物体的长度

C.物体的时间间隔

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）

第一题：

爱因斯坦的相对论主要包括狭义相对论和广义相对论两部分。请简要阐述狭义相对论的两个基本假设，并说明这两个假设对经典物理学产生的影响。

第二题

爱因斯坦的相对论提出了时间和空间的新观念，请根据你所学的知识，解释狭义相对论中的时间膨胀现象，并举出一个实际的例子来说明。

第三题：

假设在一个惯性参考系S中，有两个事件A和B，事件A发生的时间为t1，事件B发生的时间为t2，且事件A和B之间的距离为L。已知光速c是一个常数，根据狭义相对论，求证：在另一个以速度v相对于S参考系运动的惯性参考系S’中，事件A和B之间的时间间隔Δt’与S参考系中的时间间隔Δt之间存在如下关系：

Δt’=γ(Δt-vΔx/c^2)

其中，γ是洛伦兹因子，v是S’相对于S的速度，Δx是事件A和B在S’参考系中的距离。

第四题

2019年诺贝尔物理学奖授予了利用质子和反质子的精密实验来研究量子电动力学的理论预测。假设在某次实验中，科学家们使用一个质量为m的粒子，其静止质量为m0，在加速器中被加速至高速度，使其动能为总能量的34。已知光速为c，普朗克常数为h，求该粒子在这一高速状态下的动量

第五题：

假设在一个惯性参考系S中，有一列以速度v沿x轴正方向运动的火车。火车上有一个光源，光源发出一束光，其频率为f0。在火车静止的参考系S’中，观察者测得这束光的频率为f。请根据狭义相对论的光速不变原理，推导出频率变化与速度v的关系式，并说明该关系式在物理学上的意义。

《第十三讲相对论简介》试卷及答案

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、在爱因斯坦的狭义相对论中，以下哪个公式描述了质能等价原理？

A.F

B.E

C.v

D.F

答案：B

解析：质能等价原理由爱因斯坦提出，其核心公式为E=mc2，其中E代表能量，

2、在狭义相对论中，当一个物体的速度接近光速时，以下哪个现象会发生？

A.物体的质量将保持不变

B.物体的长度将保持不变

C.物体的时间间隔将变长

D.物体的速度将不再增加

答案：C

解析：根据狭义相对论，当一个物体的速度接近光速时，其相对观察者的长度会发生收缩，称为长度收缩；物体的质量会随着速度的增加而增加；而时间间隔也会发生变化，相对于静止观察者，运动中的观察者会经历时间膨胀，即时间间隔变长。因此，正确答案是C。选项A和B与相对论效应相矛盾，选项D则不符合相对论速度增加的规律。