高中物理相對(duì)論基礎(chǔ)練習(xí)試題考試時(shí)長(zhǎng)：120分鐘滿(mǎn)分：100分班級(jí)：__________姓名：__________學(xué)號(hào)：__________得分：__________試卷名稱(chēng)：高中物理相對(duì)論基礎(chǔ)練習(xí)試題考核對(duì)象：高中學(xué)生題型分值分布：-單選題（10題，每題2分，共20分）-填空題（10題，每題2分，共20分）-判斷題（10題，每題2分，共20分）-簡(jiǎn)答題（3題，每題4分，共12分）-應(yīng)用題（2題，每題9分，共18分）總分：100分一、單選題（每題2分，共20分）1.愛(ài)因斯坦相對(duì)論的核心思想之一是（）。A.物質(zhì)與能量的等價(jià)關(guān)系B.時(shí)空的絕對(duì)性C.物體的質(zhì)量隨速度增加而減小D.光速在真空中是恒定的2.根據(jù)狹義相對(duì)論，以下哪個(gè)物理量在慣性系之間是相對(duì)的？（）A.時(shí)間間隔B.長(zhǎng)度C.質(zhì)量D.光速3.假設(shè)一艘宇宙飛船以0.8c的速度相對(duì)于地球飛行，從地球上的觀察者看來(lái)，飛船上的時(shí)鐘相對(duì)于地球時(shí)鐘會(huì)（）。A.變快B.變慢C.不變D.無(wú)法確定4.狹義相對(duì)論中的“長(zhǎng)度收縮”現(xiàn)象是指（）。A.物體在運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變短B.物體在垂直運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變短C.物體的體積均勻縮小D.物體的質(zhì)量變輕5.相對(duì)論質(zhì)能方程E=mc2中，c代表（）。A.物體的速度B.光速C.重力加速度D.物體的加速度6.以下哪個(gè)現(xiàn)象是廣義相對(duì)論的主要預(yù)言？（）A.時(shí)間膨脹B.光的色散C.水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)D.物體的慣性7.根據(jù)廣義相對(duì)論，引力是由于（）。A.物質(zhì)對(duì)時(shí)空的彎曲B.時(shí)空的絕對(duì)扭曲C.物體間的相互作用力D.能量的傳遞8.以下哪個(gè)實(shí)驗(yàn)支持了廣義相對(duì)論的正確性？（）A.邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)B.愛(ài)因斯坦電梯實(shí)驗(yàn)C.引力透鏡效應(yīng)D.龐加萊實(shí)驗(yàn)9.相對(duì)論中的“同時(shí)的相對(duì)性”是指（）。A.在不同慣性系中，同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件可能在不同時(shí)間發(fā)生B.在同一慣性系中，同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件在任何慣性系中都同時(shí)發(fā)生C.時(shí)間是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān)D.事件的發(fā)生與觀察者的位置有關(guān)10.以下哪個(gè)物理學(xué)家提出了狹義相對(duì)論？（）A.牛頓B.普朗克C.愛(ài)因斯坦D.薛定諤二、填空題（每題2分，共20分）1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)是________和________。2.相對(duì)論中，運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量會(huì)隨速度的增加而________。3.根據(jù)相對(duì)論，光速在真空中是________，與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。4.廣義相對(duì)論認(rèn)為，引力是________的結(jié)果，物體在引力場(chǎng)中會(huì)沿著彎曲的時(shí)空路徑運(yùn)動(dòng)。5.相對(duì)論中的“長(zhǎng)度收縮”現(xiàn)象只發(fā)生在________方向上。6.質(zhì)能方程E=mc2中，m代表物體的________質(zhì)量。7.相對(duì)論預(yù)言，強(qiáng)引力場(chǎng)中時(shí)鐘會(huì)________，即時(shí)間變慢。8.廣義相對(duì)論的“引力透鏡效應(yīng)”是指________。9.相對(duì)論中的“同時(shí)的相對(duì)性”表明，在________慣性系中，不同地點(diǎn)的事件的“同時(shí)性”是相對(duì)的。10.狹義相對(duì)論中的洛倫茲變換描述了________和________在不同慣性系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。三、判斷題（每題2分，共20分）1.狹義相對(duì)論只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)。（）2.根據(jù)相對(duì)論，物體的質(zhì)量可以完全轉(zhuǎn)化為能量。（）3.廣義相對(duì)論預(yù)言了黑洞的存在。（）4.相對(duì)論中的時(shí)間膨脹是指運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘相對(duì)于靜止時(shí)鐘變快。（）5.光速在介質(zhì)中是恒定的。（）6.狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理表明，物理定律在所有慣性系中都具有相同的形式。（）7.廣義相對(duì)論認(rèn)為引力是一種基本力。（）8.相對(duì)論中的“長(zhǎng)度收縮”是絕對(duì)現(xiàn)象，與觀察者的參考系無(wú)關(guān)。（）9.根據(jù)相對(duì)論，物體的質(zhì)量隨速度的增加而無(wú)限增大。（）10.狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論是相互矛盾的。（）四、簡(jiǎn)答題（每題4分，共12分）1.簡(jiǎn)述狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)。2.解釋相對(duì)論中的“時(shí)間膨脹”現(xiàn)象。3.簡(jiǎn)述廣義相對(duì)論與牛頓萬(wàn)有引力定律的主要區(qū)別。五、應(yīng)用題（每題9分，共18分）1.一艘宇宙飛船以0.6c的速度從地球出發(fā)，經(jīng)過(guò)5年飛船上的時(shí)鐘，到達(dá)距離地球4光年的目的地。求：（1）從地球上的觀察者看來(lái)，飛船需要多少時(shí)間到達(dá)目的地？（2）從地球上的觀察者看來(lái)，飛船上的時(shí)鐘會(huì)顯示多少時(shí)間？2.假設(shè)一個(gè)黑洞的視界半徑為30公里，一個(gè)質(zhì)量為50kg的物體被吸入黑洞時(shí)，其質(zhì)量會(huì)增加到原來(lái)的多少倍？已知光速c=3×10?m/s，普朗克常數(shù)h=6.626×10?3?J·s。標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、單選題1.A解析：相對(duì)論的核心思想之一是質(zhì)能等價(jià)，即E=mc2。2.A解析：時(shí)間間隔、長(zhǎng)度和質(zhì)量在慣性系之間是相對(duì)的，而光速是絕對(duì)的。3.B解析：根據(jù)時(shí)間膨脹效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘相對(duì)于靜止時(shí)鐘變慢。4.A解析：長(zhǎng)度收縮是指物體在運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變短。5.B解析：c代表光速。6.C解析：水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)是廣義相對(duì)論的預(yù)言。7.A解析：廣義相對(duì)論認(rèn)為引力是時(shí)空的彎曲。8.C解析：引力透鏡效應(yīng)支持廣義相對(duì)論。9.A解析：同時(shí)的相對(duì)性是指在不同慣性系中，同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件可能在不同時(shí)間發(fā)生。10.C解析：愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論。二、填空題1.光速不變?cè)恚鄬?duì)性原理解析：狹義相對(duì)論的兩大基本假設(shè)。2.增加解析：物體的質(zhì)量隨速度增加而增加。3.恒定解析：光速在真空中是恒定的。4.時(shí)空的彎曲解析：廣義相對(duì)論認(rèn)為引力是時(shí)空的彎曲。5.運(yùn)動(dòng)方向解析：長(zhǎng)度收縮只發(fā)生在運(yùn)動(dòng)方向上。6.靜止解析：m代表物體的靜止質(zhì)量。7.變慢解析：強(qiáng)引力場(chǎng)中時(shí)鐘會(huì)變慢。8.光線經(jīng)過(guò)大質(zhì)量物體時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲解析：引力透鏡效應(yīng)是光線被黑洞等大質(zhì)量物體彎曲的現(xiàn)象。9.不同解析：同時(shí)的相對(duì)性表明在不同地點(diǎn)的事件的“同時(shí)性”是相對(duì)的。10.空間和時(shí)間解析：洛倫茲變換描述空間和時(shí)間在不同慣性系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。三、判斷題1.×解析：狹義相對(duì)論適用于高速運(yùn)動(dòng)。2.√解析：質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。3.√解析：廣義相對(duì)論預(yù)言了黑洞的存在。4.×解析：時(shí)間膨脹是指運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘相對(duì)于靜止時(shí)鐘變慢。5.×解析：光速在介質(zhì)中會(huì)變慢。6.√解析：相對(duì)性原理表明物理定律在所有慣性系中都具有相同的形式。7.×解析：廣義相對(duì)論認(rèn)為引力是時(shí)空的彎曲，不是基本力。8.×解析：長(zhǎng)度收縮是相對(duì)現(xiàn)象，與觀察者的參考系有關(guān)。9.√解析：物體的質(zhì)量隨速度增加而無(wú)限增大。10.×解析：狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論是相互補(bǔ)充的。四、簡(jiǎn)答題1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)是：-光速不變?cè)恚汗庠谡婵罩械乃俣仁呛愣ǖ模c光源和觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。-相對(duì)性原理：物理定律在所有慣性系中都具有相同的形式。2.時(shí)間膨脹是指運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘相對(duì)于靜止時(shí)鐘變慢的現(xiàn)象。根據(jù)狹義相對(duì)論，當(dāng)一個(gè)物體以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部的時(shí)間流逝會(huì)變慢，即運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘相對(duì)于靜止時(shí)鐘變慢。3.廣義相對(duì)論與牛頓萬(wàn)有引力定律的主要區(qū)別在于：-牛頓萬(wàn)有引力定律認(rèn)為引力是一種瞬時(shí)作用的力，而廣義相對(duì)論認(rèn)為引力是時(shí)空的彎曲。-廣義相對(duì)論預(yù)言了引力透鏡效應(yīng)、黑洞等現(xiàn)象，而牛頓萬(wàn)有引力定律無(wú)法解釋這些現(xiàn)象。五、應(yīng)用題1.（1）從地球上的觀察者看來(lái)，飛船需要多少時(shí)間到達(dá)目的地？解：根據(jù)洛倫茲變換，時(shí)間膨脹公式為：Δt=Δt?/√(1-v2/c2)其中，Δt?=5年，v=0.6c，c=3×10?m/s。Δt=5/√(1-0.62)=5/√(1-0.36)=5/√0.64=5/0.8=6.25年答：從地球上的觀察者看來(lái)，飛船需要6.25年到達(dá)目的地。（2）從地球上的觀察者看來(lái)，飛船上的時(shí)鐘會(huì)顯示多少時(shí)間？解：飛船上的時(shí)鐘顯示的時(shí)間為Δt?=5年。答：從地球上的觀察者看來(lái)，飛船上的時(shí)鐘會(huì)顯示5年。2.假設(shè)一個(gè)黑洞的視界半徑為30公里，一個(gè)質(zhì)量為50kg的物體被吸入黑洞時(shí)，其質(zhì)量會(huì)增加到原來(lái)的多少倍？解：根據(jù)相對(duì)論質(zhì)能方程E=mc2，物體的質(zhì)量增加量Δm與引力勢(shì)能變化有關(guān)。引力勢(shì)能變化ΔE=-GMm/R，其中G=6.674×10?11N·m2/kg2，M為黑洞質(zhì)量，R為視界半徑。物體的質(zhì)量增加量Δm=ΔE/c2=GMm/Rc2代入數(shù)據(jù)：M≈2×103?k