2012高中物理 15.2 时间和空间的相对性每课一练 新人教版选修3-4

用心 爱心 专心1 15 215 2 时间和空间的相对性时间和空间的相对性 同步练习 人教版选修同步练习 人教版选修 3 43 4 1 如图 15 1 2 所示 强强乘速度为 0 9c c为光速 的宇宙飞船追赶正前方的壮壮 壮壮的飞行速度为 0 5c 强强向壮壮发出一束光进行联络 则壮壮观测到该光束的传播速 度为 图 15 1 2 A 0 4c B 0 5c C 0 9c D 1 0c 解析 选 D 光对于任何惯性参考系的速度都是c 故 D 对 2 关于狭义相对论的说法 不正确的是 A 狭义相对论认为在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是相同的 B 狭义相对论认为在一切惯性系中 光在真空中的速度都等于c 与光源的运动无关 C 狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系 D 狭义相对论任何情况下都适用 答案 D 3 用相对论的观点判断 下列说法不正确的是 A 时间和空间都是绝对的 在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总 不会改变 B 在地面上的人看来 以 10 km s 的速度运动的飞船中的时钟会变慢 但是飞船中的 宇航员却看到时钟是准确的 C 在地面上的人看来 以 10 km s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄 而飞船中 的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些 D 当物体运动的速度v c时 时间膨胀 和 长度收缩 效果可忽略不计 答案 A 4 远方一个星球以 0 8c的速度离开地球 测得它辐射出来的闪光按 5 昼夜的周期变 化 求在此星球上测其闪光周期为多大 解析 根据钟慢效应有t 即 5 t 1 v2 c2 t 1 0 82 解得t 3 昼夜 答案 3 昼夜 一 选择题 1 关于狭义相对论的两个假设 下列说法正确的是 A 在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是相同的 B 在不同的惯性参考系中 力学规律都一样 电磁规律不一样 C 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 D 真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的 解析 选 AC 狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原理和光速不变原理 选项 A C 正确 2 在一惯性系中观测 有两个事件同时不同地 则在其他惯性系中观察 结果是 A 一定同时 B 可能同时 C 不可能同时 但可能同地 D 不可能同时 也不可能同地 解析 选 B 两个相对静止的惯性系观测结果相同 其他则不同 故 B 正确 用心 爱心 专心2 3 分别站在地面和匀速向前行驶的车厢中点的甲 乙两人 都看到了在车厢前 后壁 发生的事件 下列说法正确的是 A 若乙观察两事件是同时的 则甲观察到前壁事件发生的早 B 若乙观察两事件是同时的 则甲观察到后壁事件发生的早 C 若甲观察两事件是同时的 则乙观察到前壁事件发生的早 D 若甲观察两事件是同时的 则乙观察到后壁事件发生的早 解析 选 AD 乙观察两事件是同时的 即光从前后壁到乙的时间相等 但对甲而言 光从前壁到甲的传播距离变小 用时少 因而认为前壁事件先发生 故 A 正确 B 错 同 理甲认为同时 乙一定认为前壁事件发生的晚 故 D 正确 C 错 4 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下图中的 图 15 1 3 解析 选 C 由l l0可知沿速度方向即x方向的长度变短了 而垂直于速度 1 v c 2 方向 即y轴上的边长不变 故 C 对 5 A B两火箭沿同一方向高速飞过地面的某处 vA vB 在火箭上的人观察结果正确 的是 A 火箭A上的时钟走得最快 B 地面上的时钟走得最快 C 火箭B上的时钟走得最快 D 火箭B上的时钟走得最慢 解析 选 A 因为当一个惯性系的速度比较大时 符合 t 速度越大 t 1 v c 2 t 越大 因为vA vB 所以 tA tB 故选 A 6 某宇航员要到离地球 5 光年的星球上去旅行 如果希望把这路程缩短为 3 光年 则 他所乘飞船相对地球的速度为 A 0 5c B 0 6c C 0 8c D 0 9c 答案 C 7 2011 年镇江高二检测 假设甲在接近光速的火车上看地面上乙的手中沿火车前进 方向放置的尺 同时地面上的乙看甲的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 甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大 B 甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小 C 乙看到甲的手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大 D 乙看到甲的手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同 解析 选 B 由l l0可知 运动的观察者观察静止的尺子和静止的观察者观 1 v c 2 察运动的尺子时 都发现对方手中的尺子比自己手中的变短了 故 B 正确 A C D 错 误 8 如图 15 1 4 所示 假设一根 10 m 长的梭镖以接近光速的速度穿过一根 10 m 长 的管子 它们的长度都是在静止状态下测量的 以下叙述中最好的描述了梭镖穿过管子的 情况的是 用心 爱心 专心3 图 15 1 4 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 选 D 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 二 非选择题 9 如图 15 1 5 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 图 15 1 5 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 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 如图所示 所以光到 达A 的距离大于到达B 的距离 即在火车参考系中观测 B比A先收到信号 答案 1 同时收到 2 B先接收到 10 地面上长 100 km 的铁路上空有一火箭沿铁路方向以 30 km s 的速度掠过 则火箭 上的人看到铁路的长度应该为多少 如果火箭的速度达到 0 6c 则火箭上的人看到的铁路 的长度又是多少 解析 当火箭速度较低时 长度基本不变 还是 100 km 当火箭的速度达到 0 6c时 由相对论长度公式 l l0代入相应的数据得 1 v c 2 l 100 km 80 km 1 0 62 答案 100 km 80 km 11 介子是一不稳定粒子 平均寿命是 2 60 10 8s 在它自己参考系中测得 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 介子寿命多长 2 介