2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫——愛因斯坦的相對論理論探究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.根據(jù)狹義相對論，以下哪個物理量在洛倫茲變換下是不變的？A.時間間隔B.空間間隔C.速度D.質(zhì)能2.一艘宇宙飛船以0.8c的速度相對于地球飛行，飛船上的鐘相對于地球上的鐘會：A.變快B.變慢C.不變D.無法確定3.狹義相對論中的質(zhì)能方程E=mc2表示：A.質(zhì)量和能量是等價的B.物體的質(zhì)量隨速度增加而增加C.物體的能量隨速度增加而增加D.物體的動量隨速度增加而增加4.廣義相對論的等效原理指出：A.引力是一種基本力B.引力與慣性力不可區(qū)分C.物體的質(zhì)量與其慣性成正比D.光速在所有參考系中都是不變的5.以下哪個現(xiàn)象是廣義相對論預(yù)言并被觀測到的重要證據(jù)？A.水星近日點(diǎn)的進(jìn)動B.光的色散C.物體的自由落體運(yùn)動D.原子的發(fā)光二、填空題1.狹義相對論的兩個基本原理是__________和__________。2.洛倫茲變換描述了__________和__________之間的變換關(guān)系。3.相對論中，同時性的相對性意味著在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個參考系中可能__________。4.相對論動量的表達(dá)式為__________。5.廣義相對論將引力解釋為__________的表現(xiàn)。三、計算題1.一根靜止長度為5米的米尺，以0.6c的速度平行于其長度方向飛過觀察者，觀察者測量該米尺的長度是多少？2.一個電子以0.9c的速度運(yùn)動，其相對論動量是多少？(電子靜止質(zhì)量為9.11×10?31kg)3.根據(jù)廣義相對論，引力場中時間會變慢。假設(shè)一個時鐘在地球表面，另一個時鐘在距離地球表面6371公里高的太空中（假設(shè)引力場強(qiáng)減弱），地球表面時鐘比太空時鐘每秒快多少？(地球表面引力場強(qiáng)g≈9.8m/s2，太空中引力場強(qiáng)近似為0)四、論述題簡述愛因斯坦的相對論對物理學(xué)和人類世界觀的重大影響。試卷答案一、選擇題1.D解析：洛倫茲變換下，時間間隔和空間間隔都會發(fā)生變化，速度會發(fā)生變化，但質(zhì)能（E=mc2）是不變的。2.B解析：根據(jù)時間膨脹效應(yīng)，運(yùn)動物體上的鐘相對于靜止參考系中的鐘會變慢。3.A解析：質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)換，是等價的。4.B解析：等效原理指出在引力場中可以與慣性力無法區(qū)分，即引力場與加速參考系等價。5.A解析：水星近日點(diǎn)的進(jìn)動是廣義相對論成功預(yù)言的效應(yīng)之一，被觀測到并證實。二、填空題1.光速不變原理，相對性原理解析：狹義相對論的兩個基本假設(shè)。2.空間坐標(biāo)，時間坐標(biāo)解析：洛倫茲變換是描述不同慣性系之間空間和時間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。3.并不同時發(fā)生解析：同時性是相對的，取決于觀察者的參考系。4.p=γmv解析：其中γ=1/√(1-v2/c2)是洛倫茲因子，m是靜止質(zhì)量，v是速度。5.時空彎曲解析：廣義相對論認(rèn)為引力是由于質(zhì)量的存在導(dǎo)致時空彎曲而產(chǎn)生的。三、計算題1.4米解析：根據(jù)長度收縮效應(yīng)，L=L?√(1-v2/c2)，L?=5米，v=0.6c，計算得到L≈4米。2.1.94×10?2?kg·m/s解析：相對論動量p=γmv=mv/√(1-v2/c2)，m=9.11×10?31kg，v=0.9c，計算得到p≈1.94×10?2?kg·m/s。3.7.9×10?11s/s解析：根據(jù)廣義相對論，時間膨脹效應(yīng)導(dǎo)致引力場強(qiáng)越強(qiáng)，時間流逝越慢。時間流逝速率差Δt/Δt?≈Δgh/c2，其中Δh=6371km=6.371×10?m，g=9.8m/s2，c=3×10?m/s，計算得到Δt/Δt?≈7.9×10?11。四、論述題愛因斯坦的相對論徹底改變了人們對時間、空間、質(zhì)量、能量的認(rèn)識，對物理學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。相對論揭示了時間和空間的相對性，打破了牛頓經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀；質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性，為核能的開發(fā)