高中物理 15.1~2 相对论简介 15.1相对论的诞生 15.2 时间和空间的相对性每课一练 新人教版选修3-4

1第 15 章 第 12 节1(2010·江苏东台中学高二检测) 以下说法正确的是()A不论光源与观察者做怎样的相对运动，光相对于观察者的速度都是一样的B观察者沿垂直于杆的方向运动时，观察到的杆的长度没有变化C “动钟变慢”是时钟的精度因运动而发生了变化D “动钟变慢”是两个不同的惯性系进行时间比较的一种效应答案：ABD2话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，该现象的科学解释是()A哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B弟弟思念哥哥而加速生长了C由相对论可知，物体速度越大，物体上的时间进程越慢，生理进程也越慢D这是神话，科学无法解释答案：C解析：这是“动钟变慢”效应3下列说法中不正确的是( )A一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C一根杆的长度静止时为 l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于 l0D如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了答案：C解析：若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的 长度将不 变4A、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且 vA>vB，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是()AA 飞机上的人观察到足球场的长度比 B 飞机上的人观察到的大BA 飞机上的人观察到足球场的长度比 B 飞机上的人观察到的小C两飞机上的人观察到足球场的长度相同D两飞机上的人观察到足球场的宽度相同答案：BD解析：由 ll 0 (其中 l0 是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大， “动尺1 (vc)22变短”的效应越明显，选项 B 正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同5设某人在以速度为 0.5c 的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是()A飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为 1.5cB飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为 0.5cC在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是 cD在地面上任何地方的观察者看到的光速都是 c答案：CD6以速度 v 绕地球旋转的人造卫星，它的时间 t和地球上同时测量的时间 t 关系是_；卫星上的长度 l，在地球上测量的长度是_答案：t l l .t1 (f(v,c)2 1 (f(v,c)27广州的一个人在听到收音机报时：“刚才最后一响是北京 7 点整”的时候，他在最后一响时，把表对到 7 点整，北京的表和广州的表一致吗？怎样才能使它们一致？答案：广州的人听到报时声时，北京的表已经到达 7 点整一段时间了，所以不一致，北京的表先到 7 点整要想两地的表一致，必须在北京和广州的连线中点报时，两地同时拨表，两个表才会一致8如图所示，在地面上 M 点固定一光源，在离光源等距的 A、B 两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：(1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？(2)在沿 AB 方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？答案：(1)同时收到(2) B 先收到解析：(1)因光源离 A、B 两点等距，光向 A、B 两点传播速度相等，则光到达 A、B 两点所需要的 时间 相等，即在地面参考系中 观测 ，两接收器同时收到光信号(2) 对于火车参考系来说，光源和 A、B 两接收器都沿 方BA 向运动，当光源发出的光向 A、B 传播时， A 和 B 都沿 BA 方向运动了一段距离到达 A和 B.如图所示，所以光到达 A的距离更长，到达 B的距离更短所以 B 比 A 先收到信号能力提升1(2010·洛阳市高二检测)关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是()A狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理B有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速C在地面参考系中，观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生，如果在沿北京上海3方向高速飞行的飞船上观测，他们也是同时诞生的D对于不同的惯性系，物理规律 (包括力学和电磁学的)都是不同的答案：A2下列关于经典力学的时空观，正确的是()A经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的B在经典力学的时空观中，空间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关C在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的不变的量值，而与参考系选取无关D经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关答案：ABCD3假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的相同的尺，则下列说法正确的是()A甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大B甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C乙看到甲手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大D乙看到甲手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同答案：B4某宇航员要到离地球 5 光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为 3 光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( )A0.5c B0.6c C0.8c D0.9c答案：C解析：由 tt 得，35 ，解得 v0.8 c.1 (vc)2 1 (vc)25用相对论的观点判断，下列说法正确的是()A时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B在地面上的人看来，以 10 km/s 的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C在地面上的人看来，以 10km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D当物体运动的速度 vc 时， “时间膨胀”和“长度收缩 ”效果可忽略不计4答案：BCD解析：按照相对论的观点，时间 和空间都是相对的， A 错误；由 t 可知，运1 (f(v,c)2动的时钟变慢了，但飞船中的 钟相对观察者静止， 时钟准确，B 正确；由 ll 0 可知，地面1 v2c2上的人看飞船 ，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向 长度减小，C 正确当 vc 时， “时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故 D 也正确6一支静止时长 30 m 的火箭以 3 km/s 的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度应为多少？火箭上的人测得火箭的长度应为多少？如果火箭的速度为光速的二分之一呢？答案：30 m30 m26 m30m解析：火箭相对于火箭上的人是静止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上人测得的火箭长度与静止时相同，为 l30 m，如果火箭的速度是 v3×10 3m/s，地面 观察者测得的火箭长为 ll 30× m30m.1 (vc)2 1 (3×1033×108)2当火箭的速度为光速的二分之一时，l l 30× m26m.1 (vc)2 327宇宙射线中有一种叫做 子的粒子，在与 子相对静止的惯性参考系中观测到，它平均经过 2×106 s(其固有寿命 )就衰变为电子和中微子但是，这种 子在大气中运动的速度非常大，可以达到 v2.994×10 8m/s0.998c. 请分析， 子在大气中可以运动多远的距离？答案：9500m解析：已知 t2×10 6 s，v2.994×10 8m/s.如果按照经典物理来看， 子从产生到衰变的这段时间里平均走过的距离仅为l2.994×10 8×2×106 m600m根据狭义相对论，在地面的实验 室中观测 子的“运动寿命”为t st1 v2c2 2×10 61 (0.998)23.16×10 5 s因此 子在大气中运动的距离应为l2.994×10 8×3.16×105 m9500m