相對論一、時間和空間的相對性1“同時”的相對性（1）經(jīng)典的時空觀：在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察也是相同的。（2）相對論的時空觀：“同時”具有相對性，即在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察不一定同時。2“長度”的相對性（1）經(jīng)典的時空觀：一條桿的長度不會因為觀察者是否與桿做相對運(yùn)動而不同。（2）相對論的時空觀：“長度”也具有相對性，一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比靜止時的長度小。3時間間隔的相對性（1）經(jīng)典的時空觀：某兩個事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時間間隔總是相同的。（2）相對論的時間觀：某兩個事件，在不同的慣性參考系中觀察，它們的時間間隔是不同的。4相對論時空觀（1）經(jīng)典時空觀：空間和時間是脫離物質(zhì)存在的，是絕對的，空間和時間之間也是沒有聯(lián)系的。（2）相對論時空觀：空間和時間與物質(zhì)的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。二、狹義相對論1狹義相對論的基本假設(shè)（1）在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。（2）真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。2時間間隔的相對性。 3長度的相對性。4相對論的速度變換公式。5相對論質(zhì)量。6質(zhì)能方程E=mc2。三、對狹義相對論的理解1慣性系：如果牛頓運(yùn)動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系。相對一個慣性系做勻速直線運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系。2光速的大小與選取的參考系無關(guān)，因為光速是從麥克斯韋方程組中推導(dǎo)出來的，無任何前提條件。3狹義相對論認(rèn)為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān)，其關(guān)系式為。四、廣義相對論1廣義相對論的兩個基本原理（1）廣義相對性原理：在任何參考系中物理規(guī)律都是一樣的。（2）等效原理：一個不受引力作用的加速度系統(tǒng)跟一個受引力作用的慣性系統(tǒng)是等效的。2廣義相對論的幾個結(jié)論： （1）光在引力場中傳播時，將會發(fā)生偏折，而不再是直線傳播；（2）引力場使光波發(fā)生頻移；（3）引力場中時間會延緩，引力越強(qiáng)，時鐘走得越慢；（4）有質(zhì)量的物質(zhì)存在加速度時，會向外輻射出引力波。（2018·河北省邢臺市第二中學(xué)）下列說法中不正確的是A一根桿的長度不會因為觀察者是否與桿做相對運(yùn)動而不同，這是經(jīng)典物理學(xué)家的觀點B一根沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時的長度小C一根桿的長度靜止時為，不管桿如何運(yùn)動，桿的長度均小于 D如果兩根平行的桿在沿自己的長度方向上做相對運(yùn)動，與它們一起運(yùn)動的兩位觀察者都會認(rèn)為對方的桿縮短了【參考答案】C【詳細(xì)解析】經(jīng)典物理學(xué)家的觀點認(rèn)為，一根桿的長度不會因為觀察者是否與桿做相對運(yùn)動而不同，故A正確；根據(jù)，知沿自身長度方向運(yùn)動的桿其長度總比桿靜止時的長度小，故B正確；一根桿的長度靜止時為l0，當(dāng)桿運(yùn)動的方向與桿垂直時，桿的長度不發(fā)生變化，故C錯誤；根據(jù)相對論時空觀的觀點，兩根平行的桿在沿自己的長度方向上做相對運(yùn)動，與它們一起運(yùn)動的兩位觀察者都會認(rèn)為對方的桿縮短了，故D正確本題選擇不正確的，故選C。1甲乘客乘坐在接近光速的火車上，乙觀察者站在鐵軌附近的地面上，甲、乙兩人手中各持一把沿火車前進(jìn)方向放置的米尺。則下列說法正確的是 A甲看到乙手中尺子長度比甲看到自己手中的尺子長度要長B甲看到乙手中尺子長度比甲看到自己手中的尺子長度要短C乙看到甲手中尺子長度比乙看到自己手中的尺子長度要長D乙看到甲手中尺子長度比乙看到自己手中的尺子長度要短【答案】BD【解析】在尺子長度方向上運(yùn)動的尺子比靜止的尺子短，乙手中的尺相對于甲接近光速運(yùn)動，所以甲看到乙手中的尺的長度比乙看到自己手中的尺的長度短，故A錯誤，B正確；甲手中的尺相對于乙接近光速運(yùn)動，所以乙看到甲手中的尺的長度比甲看到自己手中的尺的長度短，故C錯誤，D正確?！久麕燑c睛】此題考查狹義相對論的基本結(jié)論，根據(jù)狹義相對論的尺縮效應(yīng)即在尺子長度方向上運(yùn)動的尺子比靜止的尺子短，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點；要熟記并理解它，可以解決所有關(guān)于狹義相對論的問題。2（2018·湖南省岳陽縣一中高二下學(xué)期期中考試）有兩只對準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鐘，一只留在地面上，另一只放在高速飛行的飛船上，則下列說法正確的是A飛船上的人看到自己的鐘比地面上的鐘走得慢B地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得慢C地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得快D因為是兩只對準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鐘，所以兩鐘走時快慢相同【答案】C【解析】根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，得到運(yùn)動延遲的效應(yīng)；故地面上的人看到飛船上的鐘變慢了，飛船上的人以自己為參考系，認(rèn)為地球在高速運(yùn)動，故看到地球上的鐘變慢了，C正確。（2018·江蘇省高淳高級中學(xué)高三期初調(diào)研模擬）如下圖所示，強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c（c為光速）的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c。強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為_。（填寫選項前的字母）A0.4 c B0.5 c C0.9 c D1.0 c【參考答案】D【詳細(xì)解析】根據(jù)愛因斯坦相對論，在任何參考系中，光速不變，即光速不隨光源和觀察者所在參考系的相對運(yùn)動而改變。所以壯壯觀測到該光束的傳播速度為c，所以ABC錯誤，D正確。故選D。1（2018·山東煙臺市高三上學(xué)期期中考試）許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展過程中做出了重要貢獻(xiàn)，下列說法中正確的是A牛頓通過理想斜面實驗提出力并不是維持物體運(yùn)動的原因B伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動的規(guī)律C卡文迪許通過實驗測出了引力常量D愛因斯坦相對論的創(chuàng)立表明牛頓運(yùn)動定律是錯誤的【答案】C【解析】伽利略通過理想斜面實驗提出力并不是維持物體運(yùn)動的原因，選項A錯誤；開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動的規(guī)律，選項B錯誤；卡文迪許通過實驗測出了引力常量，選項C正確；愛因斯坦創(chuàng)立了相對論，相對論的創(chuàng)立并不表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用，其實，相對論與經(jīng)典力學(xué)適用的范圍不同，經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速物體，而高速物體適用于相對論。故D錯誤；故選C。2質(zhì)子在加速器中被加速，當(dāng)其動能為靜止能量的4倍時，其質(zhì)量為靜止質(zhì)量的幾倍？A4 B5C6 D8【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)量與速度的關(guān)系：m=，當(dāng)其質(zhì)量為靜止質(zhì)量的5倍時，所以。根據(jù)相對論中的動能表達(dá)式求出粒子的動能，當(dāng)時得：，根據(jù)質(zhì)量與速度的關(guān)系：m=，代入數(shù)據(jù)得：，故B正確。1（2018·河南省鄭州一中高二下學(xué)期月考）愛因斯坦相對論的提出，是物理學(xué)思想的重大革命，因為它A揭示了時間、空間并非絕對不變的屬性B借鑒了法國科學(xué)家拉瓦錫的學(xué)說C否定了牛頓力學(xué)的原理D修正了能量、質(zhì)量互相轉(zhuǎn)化的理論2關(guān)于相對論，下列說法中正確的是A在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B真空中的光速在不同的慣性參考系中不同C一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時的長度大D微觀粒子的運(yùn)動速度很高，它的質(zhì)量明顯地大于靜止質(zhì)量3（2018·上海市金山中學(xué)高二下學(xué)期期末二模）下列說法正確的是A可以利用紫外線的熱效應(yīng)對物體進(jìn)行烘干B根據(jù)麥克斯韋的電磁理論，變化的電場周圍一定可以產(chǎn)生電磁波C光的偏振現(xiàn)象證明了光是一種縱波D火車以接近光速行駛時，我們在地面上測得車廂前后的距離變小了4下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的時空觀，正確的是A經(jīng)典力學(xué)的時空觀中，同時是絕對的，即在一個參考系中的觀察者在某一時刻觀察到的兩個事件，對另一參考系中的觀察者來說是同時發(fā)生的B在經(jīng)典力學(xué)的時空觀中，空間間隔是絕對的，即任何事件（或物體的運(yùn)動）所經(jīng)歷的時間，在不同的參考系中測量都是相同的，而與參考系的選取無關(guān) C在經(jīng)典力學(xué)的時空觀中，時間間隔是絕對的，即如果各個參考系中用來測量長度的標(biāo)準(zhǔn)相同，那么空間兩點距離是絕對的不變的量值，而與參考系選取無關(guān)D經(jīng)典力學(xué)的時空觀就是一個相對的時空觀，時間與空間、物體的運(yùn)動有關(guān)5關(guān)于狹義相對論的描述，下列說法正確的是A物體的質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量B質(zhì)量、長度的測量結(jié)果都與物體相對觀察者的相對運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)C時間的測量結(jié)果與物體相對觀察者的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)D一切運(yùn)動的物體相對于觀察者的速度都不能大于真空中的光速6（2018·河南省焦作市高二下學(xué)期聯(lián)合考試）下列說法正確的是A聲波在空氣中傳播時是一種橫波B波形曲線表示介質(zhì)中“某個質(zhì)點”在“各個時刻”的位移C根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場D由愛因斯坦的狹義相對論可知，真空中的光速對于任何慣性參考系都相同7下列屬于廣義相對論結(jié)論的是A尺縮效應(yīng)B時間變慢C光線在引力場中彎曲D水星近日點的進(jìn)動8經(jīng)典力學(xué)有一定的適用范圍和局限性，不適合用經(jīng)典力學(xué)描述的運(yùn)動是A子彈的飛行B飛船繞地球的運(yùn)行C列車的運(yùn)行D粒子接近光速的運(yùn)動9（2018·遼寧省錦州高三教學(xué)質(zhì)量檢測理綜）下列說法中正確的是A光是一種橫波，因為它沒有偏振現(xiàn)象B麥克爾孫一莫雷實驗結(jié)果表明：光速與光源、觀察者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系C實驗表明，只有當(dāng)縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或比波長更小時才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象D相對論的質(zhì)能方程最早是由麥克斯韋提出的10如果你以接近于光速的速度向一星體勻速飛行，你可以發(fā)覺A你的質(zhì)量在增加B你的心臟跳動在慢下來C你在變小D你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度11假設(shè)有一名考生用90分鐘完成了一場考試，一艘飛船相對此考生以0.5c的速度勻速飛過（c為真空中的光速），則飛船上的觀察者認(rèn)為此考生考完這場考試所用的時間A小于90分鐘B等于90分鐘C大于90分鐘D等于45分鐘12（2018·江蘇省鹽城市高三摸底考試）列車靜止時，車廂長度與沿軌道方向排列的相鄰電線桿間距離相等。當(dāng)列車以接近光速行駛，車上的乘客觀測車廂長度與相鄰電線桿間距離，所得出的結(jié)論是A車廂長度大于相鄰電線桿間距離B車廂長度小于相鄰電線桿間距離C向前觀測時車廂長度小于相鄰電線桿間距離D向后觀測時車廂長度小于相鄰電線桿間距離13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(yùn)動的火箭上，以速度v乙和v丙向同一方向遠(yuǎn)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14（2018·甘肅省慶陽長慶中學(xué)高一下學(xué)期期末考試）關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、狹義相對論和量子力學(xué)，下面說法中正確的是A狹義相對論和經(jīng)典力學(xué)是相互對立，互不相容的兩種理論B在物體高速運(yùn)動時，物體的運(yùn)動規(guī)律服從狹義相對論理論，在低速運(yùn)動時，物體的運(yùn)動服從牛頓定律C經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動，量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動D不論是宏觀物體，還是微觀粒子，經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的15A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面的某處，vA>vB，在火箭上的人觀察結(jié)果正確的是A火箭A上的時鐘走得最快B地面上的時鐘走得最快C火箭B上的時鐘走得最快D火箭B上的時鐘走得最慢16如圖所示，假設(shè)一根10 m長的梭鏢以0.9c的速度穿過一根 10 m長的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的。以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子的情況的是A梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來C兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個位置，管子恰好遮住梭鏢D所有這些都與觀察者的運(yùn)動情況有關(guān)17火箭以c的速度飛離地球，在火箭上向地球發(fā)射一束高能粒子，粒子相對地球的速度為c，其運(yùn)動方向與火箭的運(yùn)動方向相反。則粒子相對火箭的速度大小為Ac BCc D18（2018·遼寧省新民市第一高級中學(xué)高二下學(xué)期期末復(fù)習(xí)）在物理學(xué)發(fā)展的過程中，許多物理學(xué)家的發(fā)現(xiàn)推動了人類歷史的進(jìn)步，下列說法正確的是A伽利略發(fā)現(xiàn)了單擺振動的周期性，惠更斯確定了計算單擺周期的公式B楊氏干涉實驗證明了光具有波動性C泊松亮斑的發(fā)現(xiàn)有力地支持了光的粒子學(xué)說D麥克斯韋預(yù)言并用實驗證明了電磁波的存在E愛因斯坦的相對論認(rèn)為，長度、質(zhì)量和時間都是隨速度而變化的19（2018·遼寧省大連市第二十四中學(xué)高考模擬）在狹義相對論中，下列說法正確的有A在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是相同的B質(zhì)量、長度的測量結(jié)果與物體相對觀察者的相對運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)C物體的質(zhì)量永遠(yuǎn)不變D物體的能量與質(zhì)量成正比E真空中光速在不同的慣性系中都是相同的20地球上一觀察者看見一飛船A以速度2.5×108 m/s從他身邊飛過，另一飛船B以速度2.0×108 m/s 跟隨A飛行。求：（1）A上的乘客看到B的相對速度；（2）B上的乘客看到A的相對速度。21（2017·江蘇卷）接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有A飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C地球上的人觀測到地球上的鐘較快D地球上的人觀測到地球上的鐘較慢22（2016·江蘇卷）一艘太空飛船靜止時的長度為30 m，它以0.6c（c為光速）的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是A飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mB地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mC飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于cD地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c1A【解析】運(yùn)動的鐘變慢，運(yùn)動的尺縮短，運(yùn)動物體的質(zhì)量變大，這是狹義相對論的幾個重要的效應(yīng)，揭示了時間、空間并非絕對不變的屬性，故A正確；愛因斯坦相對論借鑒法國科學(xué)家拉瓦錫的學(xué)說，但“借鑒”不等于“革命”，故B錯誤；直接說“否定了牛頓力學(xué)的原理”是沒有一分為二的認(rèn)識，愛因斯坦相對論解釋了經(jīng)典牛頓力學(xué)不能解釋的高速、微觀范圍，但狹義相對論在狹義相對性原理的基礎(chǔ)上統(tǒng)一了牛頓力學(xué)和麥克斯韋電動力學(xué)兩個體系，指出它們都服從狹義相對性原理，即沒有否定牛頓力學(xué)的原理，故C錯誤；狹義相對論給出了物體在高速運(yùn)動下的運(yùn)動規(guī)律并提示了質(zhì)量與能量相當(dāng)，修正了能量、質(zhì)量互相轉(zhuǎn)化的理論，但“修正”也算不上革命，故D錯誤。所以A正確，BCD錯誤。 2AD【解析】在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，故A正確；相對論告訴我們，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，故B錯誤；一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時的長度小，故C錯誤；微觀粒子的運(yùn)動速度很高，它的質(zhì)量明顯地大于靜止質(zhì)量，選項D正確。4ABC【解析】經(jīng)典的時空觀認(rèn)為，時間、空間均是絕對的，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。同時也是絕對的，即在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，在不同參考系中觀察也是同時發(fā)生的，故ABC正確，D錯誤。5D【解析】愛因斯坦狹義相對論的質(zhì)能方程為E=mc2，質(zhì)速效應(yīng)方程為m=，尺縮效應(yīng)方程，運(yùn)動延遲效應(yīng)方程。質(zhì)量和能量是物體的兩個不同的屬性，不能相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2，只能說物體的能量與質(zhì)量成正比，故A錯誤；根據(jù)愛因斯坦狹義相對論，物體的質(zhì)量隨速度的變化而變化，長度有尺縮效應(yīng)，故B錯誤；根據(jù)愛因斯坦狹義相對論，時間也是相對的，有運(yùn)動延遲效應(yīng)，故C錯誤；愛因斯坦狹義相對論中，光速是物體速度的極限，一切運(yùn)動的物體相對于觀察者的速度都不能大于真空中的光速，故D正確。7CD【解析】根據(jù)狹義相對論，運(yùn)動物體的質(zhì)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(jìn)動。尺縮效應(yīng)是在尺子長度方向上運(yùn)動的尺子比靜止的尺子短，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點，故A錯誤；鐘慢效應(yīng)是運(yùn)動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運(yùn)動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了，故B錯誤；光線在引力場中彎曲與廣義相對論有關(guān)，故C正確；水星近日點的進(jìn)動與廣義相對論有關(guān)，故D正確。8D【解析】子彈的飛行、飛船繞地球的運(yùn)行及列車的運(yùn)行都屬低速，經(jīng)典力學(xué)能適用。而粒子接近光速運(yùn)動，則經(jīng)典力學(xué)就不再適用，故選D。9BC【解析】A光是一種橫波，光能發(fā)生偏振。故A項錯誤。B麥克爾孫莫雷實驗結(jié)果表明：光速與光源、觀察者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系。故B項正確。C實驗表明，只有當(dāng)縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或比波長更小時才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。故C項正確。D相對論的質(zhì)能方程最早是由愛因斯坦提出的，故D項錯誤。10D【解析】相對論的基本概念是：當(dāng)你被關(guān)在一個封閉的房子中時，你絕對無法知道房子是否在做勻速運(yùn)動。當(dāng)房子突然停止運(yùn)動時，在其中的人是能夠感知這一點的；當(dāng)房子突然開始運(yùn)動時，其內(nèi)部的人也能有感覺；當(dāng)房子旋轉(zhuǎn)時，關(guān)在其內(nèi)部的人也能說出它在轉(zhuǎn)動。但如果房子是在做勻速直線運(yùn)動。即沒有任何加速度，則在其內(nèi)部的人就無法知道房子是否在移動。即使房子有一個窗戶，你從窗戶向外看，看見某些東西在朝你移動，但你仍說不出是你的房子在向這些東西移動，還是這些東西在向你的房子移動，所以宇航員以飛船為慣性系，其相對于慣性系的速度始終為零，因此他不可能發(fā)現(xiàn)自身的變化，故D正確，ABC錯誤。11C【解析】根據(jù)可得，C正確。12A【解析】當(dāng)列車以接近光速行駛，電線桿相對于列車的速度也接近光速，根據(jù)愛因斯坦相對論效應(yīng)可知，相鄰電線桿間距離將要縮短，而車上的乘客觀測車廂的長度不變，則車廂長度大于相鄰電線桿間距離，與觀察的方向無關(guān)，故A正確，BCD錯誤。13C【解析】鐘慢效應(yīng)：運(yùn)動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運(yùn)動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了；甲時鐘放在地面上，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，丙鐘比乙鐘更慢，所以甲鐘最快，丙鐘最慢，C正確。15A【解析】因為當(dāng)一個慣性系的速度比較大時，符合，速度越大，越大。因為vA>vB，所以tA>tB。故選A。16D【解析】如果你是在相對于管子靜止的參考系中觀察運(yùn)動著的梭鏢，那么梭鏢看起來就比管子短，在某些位置梭鏢會完全處在管子內(nèi)部，然而當(dāng)你和梭鏢一起運(yùn)動時，你看到的管子就縮短了，所以在某些位置，你可以看到梭鏢兩端都伸出管子，故D正確。 22B【解析】根據(jù)狹義相對論可知，沿相對運(yùn)動方向的長度縮短，所以地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m，飛船上的人測量飛船的長度等于30 m，所以A錯誤，B正確；根據(jù)光速不變原理，飛船上和地球上測量光的速度都等于c，故CD錯誤。13