《相對論時空觀》同步練習(xí)1

1、相對論時空觀同步練習(xí)知識點一時間的相對性1 在一慣性系中觀測，有兩個事件同時不同地，則在其他慣性系中觀察，結(jié)果是()A. 一定同時B .可能同時C.不可能同時，但可能同地D .不可能同時，也不可能同地解析 由“同時”的相對性可知B正確.答案 B2. 如圖6-3-7所示：a b、c為三個完全相同的時鐘，a放在水平地面上，b、c分別放 在以速度Vb、Vc向同一方向飛行的兩枚火箭上，且VbWc,則地面的觀察者認(rèn)為走 得最慢的鐘為().C J圖 6-3-7A. aB. bC. cAt，D .無法確定解析 根據(jù)公式住=u可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進(jìn)V1 cf程越慢，由Vc>Vb&g

2、t;Va = 0知c鐘走得最慢.答案 C3. 如圖6-3-8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(rèn)為這木桿是平著落到了地面上； 而此時飛飛小姐正 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(rèn)為木桿是 向右傾斜著落地的.她的看法是().圖 6-3-8A .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(yuǎn)離她運動解析 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

3、時發(fā)生，還是在B處先發(fā)生？這一問題是沒有意義 的.因為運動是相對的，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.答案 AC4. 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8B .在地面上的人看來，以10 m/s的速度運動的飛船中的時鐘會變快，但是飛船 中的宇航員卻看到時鐘可能是準(zhǔn)確的8C.在地面上的人看來，以10 m/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

4、 .當(dāng)物體運動的速度u? c時，“時間延緩”和“長度收縮”效果可忽略不計T解析 由尸；u2可知地面上的人看到飛船中的時鐘變慢了，故 A、B錯；由Ipi-u2=Io ; 1 C2知，兩處的人都感覺對方在運動方向上變短了，故C正確.當(dāng)u? cU時，c20.故T-T，I" I。.即“時間延緩”和“長度縮短”效果可以忽略不計，故D選項正確.答案 CD知識點二長度的相對性5. 宇航員要到離地球5光年的星球去旅行，現(xiàn)在宇航員希望將路程縮短為 3光年,則他所乘坐的飛船相對于地球速度為().B. 0.6cA. 0.1cC. 0.9cD. 0.8cu2解析 由長度收縮效應(yīng)，I = I0 ； 1 -C2

5、即2u1-c2 得u = 0.8c，故選項D正確.答案 D6. 慣性系S中有一邊長為I的正方形（如圖A所示），從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖像是).ooyoD解析 由相對論知識易得運動方向上的邊長變短，垂直運動方向的邊長不變,圖像正確.答案 C同時地面7. 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(jìn)方向放置的尺,上的乙看甲手中沿火車前進(jìn)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比甲看到自

6、己手中的尺長度小解析 由I二Io . 1-1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，都出現(xiàn)尺縮效應(yīng)，即都發(fā)現(xiàn)對方手中的尺子比自己手中的短， 故B、D正確，A、C錯誤.答案 BD8. 在地面附近有一高速飛過的火箭，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象， 以下說法正確的是().A .地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進(jìn)程變快了B .地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進(jìn)程變慢了C. 火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進(jìn)程均無變化D .火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時間進(jìn)程變慢了解析 根據(jù)“尺縮效應(yīng)”、“動鐘變慢”原理，地面上的人觀察到火箭變短了，火 箭上的

7、時間進(jìn)程應(yīng)該變慢了， A錯誤，B正確；根據(jù)相對性，火箭上的人看到地 面上的物體長度變小，時間進(jìn)程變慢了， C錯誤，D正確.答案 BD9. A、B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場的長度方向在其上空高速飛過，且va>vb，在飛 機(jī)上的人觀察結(jié)果正確的是().A. A飛機(jī)上的人觀察到足球場的長度比 B飛機(jī)上的人觀察到的小B . A飛機(jī)上的人觀察到足球場的寬度比 B飛機(jī)上的人觀察到的小C.兩飛機(jī)上的人觀察到足球場的長度相同D .兩飛機(jī)上的人觀察到足球場的寬度相同解析 因為當(dāng)一個慣性系的速度比較大時，根據(jù)I二10 . 1-C2知，沿飛行方向長 度減小，而且速度越大，長度越小，故 A正確，C錯誤；而垂直于運

8、動方向上， 寬度是不隨速度而變化的，因此B錯誤，D正確.答案 AD綜合提升I10. 20世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實，而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋.經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運動問題，不能用來處理高速運動問題，只適用于宏觀物 體，一般不適用于微觀粒子.則以下說法錯誤的是（）.A .隨著認(rèn)識的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)已成了過時的理論B .人們對客觀事物的具體認(rèn)識在廣度上是有局限性的C.不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律D .人們應(yīng)當(dāng)不斷擴(kuò)展認(rèn)識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律 解析人們對客觀世界的認(rèn)識要受到所處的時代的客觀條件和科學(xué)水平的制約， 所以形成的看法也都具有一定的局限性， 人們只有不斷擴(kuò)展

9、自己的認(rèn)識，才能掌 握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)不同事物的本質(zhì)與規(guī)律.新的科學(xué)的誕生并不意味著對原來科學(xué) 的全盤否定，只能認(rèn)為過去的科學(xué)是新的科學(xué)在一定條件下的特殊情形.因此選項B、C、D正確，A錯誤，本題應(yīng)選A.答案 A11. 鐵路旁邊面對鐵路有一張宣傳畫，是邊長為 5 m的正方形，一高速列車以2X10 8 m/s的速度接近此宣傳畫，在司機(jī)看來，這張宣傳畫是什么樣子的？解析 在司機(jī)看來畫的高度仍然為 5 m，而沿速度方向上的邊長變?yōu)镮'二I,1 c2= 3.7 m.答案司機(jī)看到一幅寬3.7 m、高5 m的宣傳畫.12. 遠(yuǎn)方的一顆星以0.8c的速度離開地球，測得它輻射出來的閃光按5晝夜的周期變化，

10、求在此星球上測其閃光周期為多大？1CC2 得1 c2 = 51 c 2 晝夜=3（晝夜）.答案3（晝夜）13. 帶電n介子靜止時的平均壽命是2.6X 10_8 s,某加速器射出的帶電n介子的速率是2.4X 108 m/s.試求:（1）在實驗室中測得這種粒子的平均壽命是 ;上述n介子的速率衰變前在實驗室中通過的平均距離為 .T解析由Qv2得1-V2n介子的平均壽命是2.6X 10-8Q廠 24x 10冬 s= 4.33X 10S.1 - 、3X 108 f（2）介子衰變前在實驗室中通過的平均距離s= = 4.33X 10 X 2.4X 10 m = 10.4 m.答案（1）4.33X 10-8

11、s（2）10.4 m對時間相對性的理解1. 沿鐵道排列的兩電桿正中央安裝一閃光裝置，光信號到達(dá)一電桿稱為事件1,到達(dá)另一電桿稱為事件2.從地面上的觀察者和運動車廂中的觀察者看來，兩事件是 否是同時事件？解析 從地面上的觀察者看來，光源在兩根電桿的正中央，光信號向兩電桿傳播 的速度相同，因此，光信號同時到達(dá)兩電桿.從運動車廂中的觀察者看 來，運動車廂是個慣性系，地面和電桿都在向左運動 （如圖），光信號向左右I2CJ丄蛾 一丄兩側(cè)傳播速度相同（光速不變原理）.在光信號向兩側(cè)傳播的過程中，地面及兩個 電桿都向左運動了一段距離，所以光信號先到達(dá)電桿 2,后到達(dá)電桿1.答案 在地面觀察者看來，事件1、2

12、同時發(fā)生；在車廂中觀察者看來，事件 2比事件1先發(fā)生2. 飛船以u= 9X 103 m/s的速率相對于地面飛行，飛船上的鐘走了 5 s,用地面上 的鐘測量，經(jīng)過了多長時間？解析 此問題就是在不同參考系中測量時間的問題.3u = 9X 10 m/s, t= 5 s,由時間延緩效應(yīng)，得 u5.000 000 002 s.1-答案 5.000 000 002 s對長度相對性理解3. 假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運行，其內(nèi)站立著一個中等身材的人， 站在路旁的人觀察車?yán)锏娜耍^察的結(jié)果是().A .這個人是一個矮胖子B .這個人是一個瘦高個子C.這個人矮但不胖D .這個人瘦但不高解析 由l u 10 ； 1 -倉可知路旁的人觀察列車?yán)锏娜?，在運動方向上變短，好像 人變瘦了.但垂直運動方向的長度，即身高不變，故D選項正確.答案 D4. 如圖6-3-6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().0 )圖 6-3-6A .梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮