2018-2019學(xué)年高中物理 第十五章 相對論簡介 第1-2節(jié) 相對論的誕生 時間和空間的相對性練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4.docx

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1　相對論的誕生　2　時間和空間的相對性 (30分鐘) 1.根據(jù)伽利略相對性原理,可以得到下列哪項結(jié)論(　　) A.力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的 B.同一力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中可能不同 C.在一個慣性參考系里不能用力學(xué)實驗判斷該參考系是否做勻速直線運動 D.在一個慣性參考系里可以用力學(xué)實驗判斷該參考系是否做勻速直線運動 答案：AC 2.世界上各式各樣的鐘:砂鐘、電鐘、機械鐘、光鐘和生物鐘。既然運動可以使某一種鐘變慢,它一定會使所有的鐘都一樣變慢。這種說法是(　　) A.對的,對各種鐘的影響必須相同 B.不對,不一定對所有的鐘的影響都一樣 C.A和B分別說明了兩種情況下的影響 D.以上說法全錯 答案：A 3.下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的時空觀與相對論時空觀的說法正確的是(　　) A.相對論時空觀中,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,時間間隔是絕對的,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.在相對論時空觀中,空間距離是相對的,即如果各個參考系中用來測量長度的標準相同,那么空間兩點距離與參考系選取有關(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) 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。相對論的時空觀認為,時間、空間均是相對的,與物體的運動狀態(tài)有關(guān)。同時也是相對的。 答案：BCD 4.判斷下面說法正確的是(　　) A.嫦娥三號飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向前發(fā)出的光,對地速度一定比c大 B.嫦娥三號飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向后發(fā)出的光,對地速度一定比c小 C.嫦娥三號飛向月球的過程中從衛(wèi)星上沿垂直于速度方向發(fā)出的光對地速度為c D.嫦娥三號飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向任一方向發(fā)出的光對地速度都為c 解析：光速不變原理為在不同的慣性參考系中,真空中的光速是相同的,即光在真空中沿任何方向的傳播速度也是相同的,故A、B項錯誤,C、D項正確。 答案：CD 5. 如圖所示,假設(shè)一根10 m長的梭鏢以光速穿過一根10 m長的管子,它們的長度都是在靜止狀態(tài)下測量的。以下敘述中最好地描述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動情況有關(guān) 解析：如果你是在相對于管子靜止的參考系中觀察運動著的梭鏢,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。然而當你和梭鏢一起運動時,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,選項D正確。 答案：D 6.話說有兄弟兩個,哥哥乘坐宇宙飛船以接近光的速度離開地球去遨游太空,經(jīng)過一段時間返回地球,哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多,則該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是(　　) A.哥哥在太空中發(fā)生了基因突變,停止生長了 B.弟弟思念哥哥而加速生長了 C.由相對論可知,物體速度越大,在其上時間進程就越慢,生理過程也越慢 D.這是神話,科學(xué)無法解釋 解析：根據(jù)相對論的時間延緩效應(yīng),當飛船速度接近光速時,時間會變慢,時間延緩效應(yīng)對生命過程、化學(xué)反應(yīng)等也是成立的。飛船運行的速度越大,時間延緩效應(yīng)越明顯,人體新陳代謝越緩慢。 答案：C 7.導(dǎo)學(xué)號73884155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比甲看到自己手中的尺長度小 解析：由l=l01-v2c2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了,故B、D正確,A、C錯誤。 答案：BD 8.一張長、寬均為5 m的宣傳畫,平行地貼于鐵路旁邊的墻上,一超高速列車以2108 m/s的速度接近此宣傳畫,這張畫由司機測量將成為什么樣子? 解析：注意,垂直于速度方向的長度不變,仍然是5 m,運動方向上長度變短,即為l=l01-vc2=51-232 m≈3.7 m,所以,司機看到的畫面尺寸為5 m3.7 m,即形狀由正方形變成了長方形。 答案：變成了尺寸為5 m3.7 m的長方形 9.π+介子是一種不穩(wěn)定粒子,平均壽命是2.610-8 s(在自己的參考系中測得)。 (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+介子壽命多長? (2)π+介子在衰變前運動了多長距離? 解析：(1)π+介子在實驗室中的壽命為Δt=Δτ1-v2c2=2.610-81-0.82 s=4.310-8 s。 (2)該粒子在衰變前運動的距離為x=vΔt=0.831084.310-8 m=10.32 m。 答案：(1)4.310-8 s　(2)10.32 m 10.導(dǎo)學(xué)號73884156半人馬座α星是離太陽系最近的恒星,它距地球4.01016 m。設(shè)有一宇宙飛船自地球往返于半人馬座α星之間。若宇宙飛船的速度為0.999c,按地球上的時鐘計算,飛船往返一次需多少時間?若以飛船上的時鐘計算,往返一次的時間又為多少? 解析：以地球上的時鐘計算 Δt=sv=24.010160.9993108 s=2.67108 s=8.46年; 若以飛船上的時鐘計算:因為Δt=Δt1-vc2 所以得Δt=Δt1-vc2=2.671081-0.9992 s=5.3105 s=60.9天。 答案：8.46年　60.9天