高二物理選修3-4同步練習(xí)：15-1、2_相對論的誕生和時間和空間的相對性

基礎(chǔ)夯實1關(guān)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(guān)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(xué)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()A0.5cB0.6cC0.8cD0.9c答案：C解析：由tt得，35，解得v0.8c。4A、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vAvB，對于在飛機上的人觀察結(jié)果，下列說法正確的是()AA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BA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ll0(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(yīng)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(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也是同時發(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)的時空觀就是一個絕對的時空觀，時間與空間、物體的運動無關(guān)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(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A、B、C、D均正確。6以速度v繞地球旋轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，它的時間t和地球上同時測量的時間t關(guān)系是_；衛(wèi)星上的長度l，在地球上測量的長度是_。答案：tll。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兩接收器都沿方向運動，當(dāng)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。8一支靜止時長30 m的火箭以3 km/s的速度從觀察者的身邊掠過，觀察者測得火箭的長度應(yīng)為多少？火箭上的人測得火箭的長度應(yīng)為多少？如果火箭的速度為光速的二分之一呢？答案：30 m30 m26 m30m解析：火箭相對于火箭上的人是靜止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上人測得的火箭長度與靜止時相同，為l30 m，如果火箭的速度是v3103m/s，地面觀察者測得的火箭長為ll30m30m。當(dāng)火箭的速度為光速的二分之一時，ll30m26m。能力提升1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(yīng)感覺到木桿在朝她運動D她應(yīng)感覺到木桿在遠離她運動答案：AC解析：當(dāng)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。2假設(shè)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：K系認為靜止在K系中的尺收縮，反之，K系認為靜止在K系中的尺收縮。3用相對論的觀點判斷，下列說法正確的是()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10 km/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(dāng)物體運動的速度vc時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計答案：BCD解析：按照相對論的觀點，時間和空間都是相對的，A錯誤；由t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ll0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(dāng)vc時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計，故D也正確。4(2010洛陽市高二檢測)關(guān)于愛因斯坦的狹義相對論，下列說法正確的是()A狹義相對論的基本假設(shè)之一是光速不變原理B有些運動物體相對于觀察者的速度可以大于真空中的光速C在地面參考系中，觀察到在上海和北京同時有兩個嬰兒誕生，如果在沿北京上海方向高速飛行的飛船上觀測，他們也是同時誕生的D對于不同的慣性系，物理規(guī)律(包括力學(xué)和電磁學(xué)的)都是不同的答案：A5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(guān)系如圖所示，由此可知，當(dāng)米尺和觀察者的相對速度達到0.8c(c為光速)時，米尺長度大約是_米。在日常生活中，我們無法察覺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_。答案：0.6太小解析：由題圖可以對應(yīng)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(yīng)，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.介子是一不穩(wěn)定粒子，平均壽命