高中物理 第15章 第1、2節(jié)相對論的誕生時間和空間的相對性檢測試題 新人教版選修3-4

【成才之路】-學年高中物理第15章第1、2節(jié)相對論的誕生時間和空間的相對性檢測試題新人教版選修3-4基礎夯實一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．關于狹義相對論的說法，不正確的是()A．狹義相對論認為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．狹義相對論認為在一切慣性系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關C．狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系D．狹義相對論任何情況下都適用答案：D解析：狹義相對論適用于慣性系之間的時空理論。2．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動而不同，這是經(jīng)典物理學家的觀點B．一根沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿靜止時的長度小C．一根桿的長度靜止時為l0，不管桿如何運動，桿的長度均小于l0D．如果兩根平行的桿在沿自己的長度方向上做相對運動，與它們一起運動的兩位觀察者都會認為對方的桿縮短了答案：C解析：若桿沿垂直于自身長度的方向運動，它的長度將不變。3．某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行，如果希望把這路程縮短為3光年，則他所乘飛船相對地球的速度為()A．0.5c B．0.6C．0.8c D．答案：C解析：由Δt′＝Δteq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)得，3＝5eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)，解得v＝0.8c。4．A、B兩架飛機沿地面上一足球場的長軸方向在其上空高速飛過，且vA>vB，對于在飛機上的人觀察結(jié)果，下列說法正確的是()A．A飛機上的人觀察到足球場的長度比B飛機上的人觀察到的大B．A飛機上的人觀察到足球場的長度比B飛機上的人觀察到的小C．兩飛機上的人觀察到足球場的長度相同D．兩飛機上的人觀察到足球場的寬度相同答案：BD解析：由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)(其中l(wèi)0是相對足球場靜止時的長度)，可以看出，速度越大，“動尺變短”的效應越明顯，選項B正確；但是足球場的短軸與飛機速度方向垂直，所以兩飛機上的人觀察到足球場的寬度相同。5．下列關于經(jīng)典力學的時空觀，正確的是()A．經(jīng)典力學的時空觀中，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也是同時發(fā)生的B．在經(jīng)典力學的時空觀中，空間間隔是絕對的，即任何事件(或物體的運動)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C．在經(jīng)典力學的時空觀中，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準相同，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D．經(jīng)典力學的時空觀就是一個絕對的時空觀，時間與空間、物體的運動無關答案：ABCD解析：經(jīng)典的時空觀認為，時間、空間均是絕對的，與物體的運動狀態(tài)無關。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A、B、C、D均正確。二、非選擇題6．以速度v繞地球旋轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，它的時間Δt′和地球上同時測量的時間Δt關系是____________________；衛(wèi)星上的長度l′，在地球上測量的長度是____________________。答案：Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))l＝l′eq\r(1－\f(v,c)2)。7．如圖所示，在地面上M點固定一光源，在離光源等距的A、B兩點上固定有兩個光接收器，今使光源發(fā)出一閃光，問：(1)在地面參考系中觀測，誰先接收到光信號？(2)在沿AB方向高速運動的火車參考系中觀測，誰先接收到光信號？答案：(1)同時收到(2)B先收到解析：(1)因光源離A、B兩點等距，光向A、B兩點傳播速度相等，則光到達A、B兩點所需要的時間相等，即在地面參考系中觀測，兩接收器同時收到光信號。(2)對于火車參考系來說，光源和A、B兩接收器都沿eq\o(BA,\s\up6(→))方向運動，當光源發(fā)出的光向A、B傳播時，A和B都沿BA方向運動了一段距離到達A′和B′。如圖所示，所以光到達A′的距離更長，到達B′的距離更短。所以B比A先收到信號。8．假想在年，有一太空船以0.8c的速度飛向“月球太空站”。一科學家在月球上測量運動中的太空船長度為200m答案：333m解析：設在月球上測得運動的太空船的長度為l，靜止的太空船長度為l0，依據(jù)狹義相對論的長度收縮效應有l(wèi)＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)，所以l0＝eq\f(lc,\r(c2－v2))＝eq\f(200c,\r(c2－0.64c2))≈333m能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．假設甲在接近光速的火車上看地面上乙手中沿火車前進方向放置的尺，同時地面上的乙看甲手中沿火車前進方向放置的相同的尺，則下列說法正確的是()A．甲看到乙手中的尺長度比乙看到自己手中的尺長度大B．甲看到乙手中的尺長度比乙看到自己手中的尺長度小C．乙看到甲手中的尺長度比甲看到自己手中的尺長度大D．乙看到甲手中的尺長度與甲看到自己手中的尺長度相同答案：B解析：由l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2)可知，運動的觀察者觀察靜止的尺子和靜止的觀察者觀察運動的尺子時，都發(fā)現(xiàn)對方手中的尺子比自己手中的變短了，故B正確，A、C、D錯誤。2．用相對論的觀點判斷，下列說法錯誤的是()A．時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的C．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些D．當物體運動的速度v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計答案：A解析：按照相對論的觀點，時間和空間都是相對的，A錯誤；由Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2))可知，運動的時鐘變慢了，但飛船中的鐘相對觀察者靜止，時鐘準確，B正確；由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))可知，地面上的人看飛船，和飛船上的人看地面上的人都沿運動方向長度減小，C正確。當v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計，故D也正確。3.如圖所示，豎直墻上掛著一面時鐘，地面上的靜止的觀察者A觀察到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運動，觀察到鐘的面積為S′。則S和S′的大小關系是()A．S>S′ D．S＝S′C．S<S′ D．無法判斷答案：A解析：觀察者B以0.8倍光速平行于y軸正方向運動，根據(jù)尺縮效應，觀察到鐘的面積為S′<S，選項A正確。4．如圖所示，你站在水平木桿AB的中央附近，并且看到木桿落在地面上時是兩端同時著地的，所以，你認為這木桿是平著落到了地面上；若此時飛飛小姐正以接近光速的速度從你前面掠過，她看到B端比A端先落地，因而她認為木桿是向右傾斜著落地的。她的看法是()A．對的B．錯的C．她應感覺到木桿在朝她運動D．她應感覺到木桿在遠離她運動答案：AC解析：當飛飛小姐掠過木桿時，在她看來，木桿不僅在下落，而且還在朝她運動，正好像星體朝你的飛船運動一樣。因此，在你看來同時發(fā)生的兩個事件，在飛飛小姐看來首先在B端發(fā)生；到底在A和B處的兩個事件是同時發(fā)生，還是在B處先發(fā)生？這一問題是沒有意義的。因為運動是相對論，對運動的描述取決于選擇的參考系。對于你來說木桿是平著下落的，對飛飛小姐來說木桿是向右斜著下落的，雖然難以置信，但你和她都是正確的。二、非選擇題5．根據(jù)愛因斯坦的理論，一把米尺，在它與觀察者有不同相對速度的情況下，米尺長度是不同的，它們之間的關系如圖所示，由此可知，當米尺和觀察者的相對速度達到0.8c(c答案：0.6太小解析：由題圖可以對應看出，米尺的長度大約為0.6m，在日常生活中，我們無法觀察到米尺長度變化的現(xiàn)象，是因為觀察者相對于米尺的運動速度太小的緣故。6．一列速度接近光速的火車(靜止時的長度比隧道的長度大)經(jīng)過隧道時，站在地面上的人還看到兩個閃電同時擊中隧道的兩端，但由于“動尺變短”效應，站在隧道旁邊的人看到火車完全進入了隧道，剛好不會被閃電擊中。但是，站在車上的人看到的卻是隧道變得更短，不可能完全遮住整列火車，那么他看到的閃電會不會擊中火車呢？答案：不會解析：這道題考查的是對同時的相對性的理解，站在隧道旁的人看到兩個閃電是同時發(fā)生的，但站在火車里面的人看到的兩個閃電卻不是同時發(fā)生的，他看到的現(xiàn)象是：在火車前面的閃電先發(fā)生，經(jīng)過一段時間后，火車后面的閃電才發(fā)生，而在這個時間間隔里面，列車已經(jīng)前進了一段距離，所以車尾也不會被閃電擊中。7.π＋介子是一不穩(wěn)定粒子，平均壽命是2.6×10－8s(在它自己參考系中測得)。(1)如果此粒子相對于實驗室以0.8c的速度運動，那么在實驗室坐標系中測量的π＋(2)π＋介