2018_2019学年高中物理第十五章相对论简介第3_4节狭义相对论的其他结论广义相对论简介练习含解析新人教版选修3_4.docx

‎1　相对论的诞生　2　时间和空间的相对性 ‎ (30分钟)‎ ‎1.根据伽利略相对性原理,可以得到下列哪项结论(　　)‎ A.力学规律在任何惯性系中都是相同的 B.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同 C.在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否做匀速直线运动 D.在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系是否做匀速直线运动 答案：AC ‎2.世界上各式各样的钟:砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟。既然运动可以使某一种钟变慢,它一定会使所有的钟都一样变慢。这种说法是(　　)‎ A.对的,对各种钟的影响必须相同 B.不对,不一定对所有的钟的影响都一样 C.A和B分别说明了两种情况下的影响 D.以上说法全错 答案：A ‎3.下列关于经典力学的时空观与相对论时空观的说法正确的是(　　)‎ A.相对论时空观中,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,时间间隔是绝对的,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.在相对论时空观中,空间距离是相对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点距离与参考系选取有关 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 解析：经典的时空观认为,时间、空间均是绝对的,与物体的运动状态无关。同时也是绝对的,即在一个参考系中同时发生的两个事件,在不同参考系中观察也是同时发生的。相对论的时空观认为,时间、空间均是相对的,与物体的运动状态有关。同时也是相对的。‎ - 4 -‎ 答案：BCD ‎4.判断下面说法正确的是(　　)‎ A.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向前发出的光,对地速度一定比c大 B.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向后发出的光,对地速度一定比c小 C.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上沿垂直于速度方向发出的光对地速度为c D.嫦娥三号飞向月球的过程中从卫星上向任一方向发出的光对地速度都为c 解析：光速不变原理为在不同的惯性参考系中,真空中的光速是相同的,即光在真空中沿任何方向的传播速度也是相同的,故A、B项错误,C、D项正确。‎ 答案：CD ‎5.‎ 如图所示,假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根10 m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述梭镖穿过管子的情况的是(　　)‎ A.梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它 B.管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来 C.两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖 D.所有这些都与观察者的运动情况有关 解析：如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖,那么梭镖看起来就比管子短,在某些位置梭镖会完全处在管子内部。然而当你和梭镖一起运动时,你看到的管子就缩短了,所以在某些位置,你可以看到梭镖两端都伸出管子,选项D正确。‎ 答案：D ‎6.话说有兄弟两个,哥哥乘坐宇宙飞船以接近光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,则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,在其上时间进程就越慢,生理过程也越慢 D.这是神话,科学无法解释 解析：根据相对论的时间延缓效应,当飞船速度接近光速时,时间会变慢,时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的。飞船运行的速度越大,时间延缓效应越明显,人体新陈代谢越缓慢。‎ - 4 -‎ 答案：C ‎7.导学号73884155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比甲看到自己手中的尺长度小 解析：由l=l0‎1-‎v‎2‎c‎2‎可知,运动的观察者观察静止的尺子,和静止的观察者观察运动的尺子时,都出现尺缩效应,即都发现对方手中的尺子比自己手中的短了,故B、D正确,A、C错误。‎ 答案：BD ‎8.一张长、宽均为5 m的宣传画,平行地贴于铁路旁边的墙上,一超高速列车以2×108 m/s的速度接近此宣传画,这张画由司机测量将成为什么样子?‎ 解析：注意,垂直于速度方向的长度不变,仍然是5 m,运动方向上长度变短,即为l=l0‎1-‎vc‎2‎=5×‎1-‎‎2‎‎3‎‎2‎ m≈3.7 m,所以,司机看到的画面尺寸为5 m×3.7 m,即形状由正方形变成了长方形。‎ 答案：变成了尺寸为5 m×3.7 m的长方形 ‎9.π+介子是一种不稳定粒子,平均寿命是2.6×10-8 s(在自己的参考系中测得)。‎ ‎(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动,那么在实验室坐标系中测量的π+介子寿命多长?‎ ‎(2)π+介子在衰变前运动了多长距离?‎ 解析：(1)π+介子在实验室中的寿命为Δt=Δτ‎1-‎v‎2‎c‎2‎‎=‎‎2.6×1‎‎0‎‎-8‎‎1-0.‎‎8‎‎2‎ s=4.3×10-8 s。‎ ‎(2)该粒子在衰变前运动的距离为x=vΔt=0.8×3×108×4.3×10-8 m=10.32 m。‎ 答案：(1)4.3×10-8 s　(2)10.32 m ‎10.导学号73884156半人马座α星是离太阳系最近的恒星,它距地球4.0×1016 m。设有一宇宙飞船自地球往返于半人马座α星之间。若宇宙飞船的速度为0.999c,按地球上的时钟计算,飞船往返一次需多少时间?若以飞船上的时钟计算,往返一次的时间又为多少?‎ - 4 -‎ 解析：以地球上的时钟计算 Δt=sv‎=‎‎2×4.0×1‎‎0‎‎16‎‎0.999×3×1‎‎0‎‎8‎ s=2.67×108 s=8.46年;‎ 若以飞船上的时钟计算:因为Δt=‎Δt'‎‎1-‎vc‎2‎ 所以得Δt'=Δt‎1-‎vc‎2‎=2.67×108×‎1-0.99‎‎9‎‎2‎ s=5.3×105 s=60.9天。‎ 答案：8.46年　60.9天 - 4 -‎