高中物理 第六章 第一节 牛顿眼中的世界 第二节 爱因斯坦眼中的世界 第2课时同步练测 鲁科版选修34.doc

第一节 牛顿眼中的世界第二节 爱因斯坦眼中的世界建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分6一、选择题（本题包括8小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共32分）1.在一惯性系中观测，两个事件同地不同时，则在其他惯性系中观测，它们（ ）a.一定同时b.可能同时c.不可能同地，但可能同时d.不可能同地，也不可能同时2.惯性系s中有一边长为l的正方形，从相对s系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是图1中的（ ）图13.甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺，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尺长度大b.甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度小c.乙看到甲手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度大d.乙看到甲手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度小4.假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是（ ）a.这个人是一个矮胖子b.这个人是一个瘦高个子c.这个人矮但不胖d.这个人瘦但不高5.设航天英雄杨利伟乘坐的火箭在高速升空时（接近光速），他用望远镜来观察高空中飘浮的巨大气球，则观察结果是（ ）a.变得更小的球b.变得更大的球c.像一只竖直放置的橄榄球d.像一只水平放置的橄榄球6.一列火车以接近光的速度从我们身边飞驶而过，下列说法中正确的是（ ）a.我们感到车厢和车窗的高度都变高了b.我们感到车厢和车窗的高度都变矮了c.我们感到车厢的前后壁的距离变小了d.车上的人认为车上与车下的情况都与往常一样7.话说有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速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，其时间进程越慢，生理进程也越慢d.这是神话，科学无法解释8.根据经典物理学知识，关于人们对时间和空间的认识，下列说法正确的是（ ）a.时间和空间是绝对的，与物质的存在和物质的运动都无关b.时间和空间可以脱离物质而独立存在，二者之间也无联系c.时间和空间可以脱离物质而独立存在，二者之间存在一定的联系d.时间和空间不能脱离物质而独立存在，二者之间存在一定的联系二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）9.(1)以8103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过1 min,地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是 min.(2)若卫星以0.9c（c为真空中的光速）的速度在太空中飞行，其中一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是 min.(3)若卫星以0.9c的速度在太空中飞行，地面上的观察者看到卫星上有一只完好的手表恰好走过了1 min，则卫星上的观察者认为这只表已经走了 min.10.设想一光子飞船以v=0.95c的速率相对于地球运动，若飞船上宇航员用测时器测他吸一支烟用去10 min，地球上的观测者测他吸一支烟用去 min.三、计算题（本题共6小题，共56分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11.（9分）假定一列火车沿着固定在惯性参考系k中的直线轨道以不变的速度u运动（u较大）,第二惯性参考系k连接在火车上，与火车一起运动，假定从火车的前后每一端发出一个闪电，有人出现在k系b点，b在a和c正中间，如图2所示，他观测到闪电同一瞬时到达b点，则坐在火车上中点b的另一个观察者观测到什么样的“事件”？图212.（9分）介子与质子相碰可产生其他粒子.其中有一种k0粒子，它经d=110-1 m的距离便衰变成两个具有相反电荷的介子，若k0粒子的速率为v=2.24108 m/s，试求其固有寿命.13.（10分）如图3所示，在地面上m点固定一光源，在离光源等距的a、b两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：(1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？(2)在沿ab方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？图314.（10分）（创新题）人马星座星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.31016 m.设有一宇宙飞船往返于地球与人马星座星之间.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？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？15.（9分）一汽车以108 km/h的速度沿一长直的高速公路行驶，试求站在路旁的人观察到该汽车长度缩短了多少？已知此汽车停在路旁时，测得其长度为3 m.16.（9分）假如有一对孪生兄弟a和b，其中b乘坐速度为v=0.9c的火箭飞往大角星（牧夫座a），而后又飞回地球.根据a在地球上的观测，大角星离地球有40万光年远，这次b往返飞行经历时间为80.8年.如果b在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当b回到地球时，他们的年龄各有多大？第一节 牛顿眼中的世界第二节 第二节 爱因斯坦眼中的世界 答题纸 得分： 一、选择题题号12345678答案二、填空题9 10. 三、计算题11.12.13.14.15.16.第一节 牛顿眼中的世界第二节 爱因斯坦眼中的世界 参考答案一、选择题1.b2.c 解析：由相对论长度相对关系l=l01-vc2得到正方形沿x轴方向长度变短,所以得到c图象.3.bd 解析：设尺静止时长为l0，则甲看到乙手中的尺感觉l=l01-vc2，可见a错误，b正确；乙看甲手中尺的感觉l=l01-vc2,可见c错误，d正确.4. d 5.d 6.c 7.c 8.ab二、填空题9.（1）1+1.3310-10 （2）2.3 （3）0.436解析：（1）卫星上观测到的时间为t=1 min，卫星运动的速度为v=8103 m/s，所以地面上观测到的时间为：t=t1-vc2=11-810831082 min=(1+1.3310-10) min.结论：对于该卫星来说，相对论效应微不足道.（2）地面上观察的时间为：t=t1-vc2=11-0.92 min2.3 min.(3)飞船上的人认为这只表走时为t=t1-vc2=11-0.92 min0.436 min.10.32.0 min 解析：宇航员在运动的飞船上用了t=10 min，在地面上用t，则根据公式有：t=t1-vc232.0 min.即地球上计时器记录宇航员吸一支烟用去32.0 min，运动的钟变慢了.三、计算题11.b的观察者看到c的闪光出现在a的闪光之前 解析：坐在火车上中点b一个观察者发现，来自火车前端c光比来自后端a闪光先期到达b这是因为由于对两个闪光来说光速相对于k系也都有相同速度c，火车向右运动，是迎着c的闪光前进的，缩短了光程，而顺着a点的闪光前进，延长了光程，所以k中的b点的观察看到c点的闪光出现在a点的闪光之前.12.3.010-10 s 解析：k0粒子的速率已达v=2.24108 m/s，是光速的70%以上，应该用相对论解题.在实验中测得的粒子运动的时间间隔为t=dv=110-12.24108 s=4.510-10 s根据时间延缓效应t=t01-vc2t0=t1-vc2=4.510-10 1-2.2410823.01082 s=3.010-10 s.13.（1）同时收到 （2）b先接收到解析：（1）因光源离a、b两点等距，光向a、b两点传播速度相等，则光到达a、b两点所需要的时间相等.即在地面参考系中观测，两接收器同时收到光信号.（2）对于火车参考系来说，光源和a、b两接收器都沿ba方向运动，当光源发出的光向a、b传播时，a和b都沿着ba方向运动了一段距离到达a和b，如图4所示，所以光到达a的距离更长，到达b的距离更短，即在火车参考系中观测，b比a先收到信号.图414.t=9年 t=0.4年 解析：以地球上的时钟计算：t=sv=24.310160.9993108 s2.87108 s9年；若以飞船上的时钟计算：因为t=t/1-(v/c)2，所以得t=t1-vc2=2.871081-0.9992 s1.28107 s0.4年15.1.510-14 m解析：按长度收缩公式l=l01-vc2汽车长度缩短量为l=l0-l=l0-l01-vc2，把上式右端后一项按二项式定理展开，并考虑到vc，则有：已知l0=3 m,v=108 km/h