黑龙江省大庆市喇中高考物理复习 考题精选135 狭义相对论的其他三个结论

1、高中物理考题精选（135）狭义相对论的其他三个结论 1、太阳在不断地辐射能量，因而其质量不断地减少。若太阳每秒钟辐射的总能量为41026J，试计算太阳在一秒内失去的质量。估算5000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量21027t比较之。 1010kg 3.5041020kg 3.51010答案 ，消耗的质量可以忽略 解析：根据相对论的质能关系式Emc2，可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即Emc2。 由太阳每秒钟辐射的能量E可得其每秒内失去的质量为mE/c241026/(3108)2kg (4/9)1010kg 5000年内太阳总共减少的质量为： 500036524360010

2、10kg M7.01020kg 与总质量的比值为： 3.510P10 这个比值是十分微小的。 2、设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问： (1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？ (2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。 答案 (1)0.946c (2)4.0s 解析：这是一个相对论速度变换问题。取地球为S系，飞船为S系，向东为x轴正向，则S系相对S系的速率v0.60c，彗星相对S系的速率ux0.80c ux0.946c (1)由速度变换可得所求结果 的速率向飞

3、船靠近。即彗星以0.946c 由时间间隔的相对性有(2)t5.0 s 解得4.0 s 3、关于相对论，下列说法正确的是( ) A狭义相对论认为，如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出物体的长度都是一样的 - 1 - B狭义相对论认为，对于一切物理规律，所有的参考系都是平权的 C狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最慢的 D广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的 答案 D 解析：根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故A错误；狭义相对论认为

4、，一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的，故B错误；根据钟慢效应运动的钟比静止的钟走得慢，狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得最快，故C错误；广义相对论是一种新的时空与引力的理论，广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的，故D正确。 4、电子的静止质量m09.111031kg，经电压加速后速率为0.94c，求电子的相对论质量。 答案 2.691030kg 解析：由狭义相对论知 kg m2.691030kg。 5、以下说法正确的是( ) A根据爱因斯坦的相对论，我们之前所学的物理知识、规律都是错误的 B爱因斯坦提出的质能方程Emc2，表

5、明任何物体的能量都与其质量成正比 C牛顿力学适用于宏观、低速的物体 D若在一艘正以光速前进的飞船上，沿着前进方向发出一束激光，则在地面上观测这束激光，它的速度将是光速的两倍 答案 C 6、如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行(如图)，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动( ) A你的质量在增加 B你的心脏跳动在慢下来 C你在变小 D你永远不能由自身的变化知道你的速度 答案 C 7、介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.6108s(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)介子在衰变前运动了多长距离？ 答案 (1)4

6、.3108s (2)10.32m 解析：(1)介子在实验室中的寿命为 - 2 - s4.3108s； t(2)粒子在衰变前运动的距离svt0.831084.3108m10.32m。 8、惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)，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 答案 C 解析 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运动，根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，而沿y轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形，故C正确。 故选C。 9、设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍则粒子运动时的质量等于其静止质量的_倍，粒子运动的速度是光速的_

7、倍 (2) (1)k 答案 解析：(1)依据爱因斯坦的质能方程Emc2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍；再由 m得 相对论质量公式 10、设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞试问： (1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？ (2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞 答案 (1)0.946c (2)4.0s 解析：这是一个相对论速度变换问题取地球为S系，飞船为S系，向东为x轴正向，则S系相对S系的速率v0.60c，彗星相对S系的速率ux0.80c ux(1)由速度变

8、换可得所求结果0.946c - 3 - 即彗星以0.946c的速率向飞船靠近 由时间间隔的相对性有t5.0 s (2)解得4.0 s 11、回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是( ) A加速器功率有限，不能提供足够大的能量 B加速器内无法产生磁感强度足够大的磁场 C加速器内无法产生电场强度足够大的电场 D速度增大使粒子质量增大，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速 答案 D ，当粒子速度比较小时，可以认为其质解析：回旋加速器中带电粒子运动的周期为T量是不变的，那么其周期也不变但当粒子的速度很大，接近光速时，其质量明显增大，周期也发生了明显变化，粒子运行的周

9、期与交变电压不再同步，无法再加速 12、关于Emc2，下列说法中正确的是( ) A质量为m的物体，就贮存有mc2的能量 B质量为m的物体，对应着mc2的能量 C如果物体质量减少m，就将该质量转化为mc2的能量 D如果物体质量减少m，就将产生mc2的能量 答案 AD 13、假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论 答案 飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任何天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们

10、飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面 这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价 14、若一宇宙飞船对地以速度v运动，宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c，问在地上观察者看来，光速应为vc吗？ 答案 在地面的观察者看来，光速是c，不是vc. 15、如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动( ) A你的质量在增加 B你的心脏跳动在慢下来 C你在变小 D你永远不能由自身的变化知道你的速度 答案 D 16、宇宙射线中有一种叫做子的粒子，在与子相对静止的惯性参考系中观测到，它平均- 4 - 经过2106s(其固有寿命)就衰变为电子和中微子

11、但是，这种子在大气中运动的速度非常大，可以达到v2.994108m/s0.998c.请分析，子在大气中可以运动多远的距离？ 答案 9500m 解析：已知t2106s，v2.994108m/s.如果按照经典物理来看，子从产生到衰变的这段时间里平均走过的距离仅为 l2.9941082106m600m 根据狭义相对论，在地面的实验室中观测子的“运动寿命”为 s t3.16105s 因此子在大气中运动的距离应为 l2.9941083.16105m9500m 17、一支静止时长30 m的火箭以3 km/s的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度应为多少？火箭上的人测得火箭的长度应为多少？如果火箭的

12、速度为光速的二分之一呢？ 答案 30 m 30 m 26 m 30m 解析：火箭相对于火箭上的人是静止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上人测得的火箭长度与静止时相同，为l30 m，如果火箭的速度是v3103m/s，地面观察者测得的火箭长 30m为l30m. l 30m26m. l当火箭的速度为光速的二分之一时，l 18、用相对论的观点判断，下列说法正确的是( ) 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10km/s的速度运

13、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 BCD t可知，运动的时解析：按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由 l0可知，地面上lB钟变慢了，但飞船中的钟相对观察者静止，时钟准确，正确；由- 5 - 的人看飞船 ，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确当v?c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D也正确 19、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( ) A0.5c B0.6c

14、 C0.8c D0.9c 答案 C 5，解得vt得，3解析：由t0.8c. 20、据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的99.9%，单束粒子能量可达到7万亿电子伏特。下列说法正确的是_。 A如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速 B如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速 C粒子高速运动时质量大于静止时的质量 D粒子高速运动时质量小于静止时的质量 答案 C 21、下列说法中正确的是（ ） A牛顿运动定律在任何情况下都是成立的 B在任何参考系中，物体的运动速度都不能超过光速 C一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大 D同样的两件事，在不同的参考系中观测，时

15、间间隔都相同 答案 B 22、如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是( ) 时钟走得最快最慢，BAA时钟走得 C时钟走得最快A时钟走得最慢，B A时钟走得最快C时钟走得最慢，C 时钟走得最慢，A时钟走得最快DBC 答案t越大r可知越大，线速度vvB解析：A、C在同一转盘上，它们的角速度相同，由r 时钟的线速越大，也就是说钟走得越慢从图中可以看出，Av可知，越大，t 时钟走得最慢时钟走得最快，时钟的线速度最大，故度最小，CAC- 6 - 23、假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，车内站立着一个中等身材的人，站在路旁边的人观察车里的人观察的结果是( )

16、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 答案 D 解析：人是站着的，路旁的人观察到的车内的人沿车运动的方向上的长度(决定胖瘦)变短了，所以人变瘦但人在垂直于车运动方向上的长度(决定身高)不变 24、相对论认为时间和空间与物质的速度有关；在高速前进 中的列车的中点处，某乘客突然按下手电筒，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c，站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度_（填“相等”、“不等”）。并且，车上的乘客认为，电筒的闪光同时到达列车的前、后壁，地面上的观察者认为电筒的闪光先到达列车的_（填“前”、“后”）壁。

17、 后相同 答案 _ _ 25、以下说法正确的是 A. 光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组成，外套的折射率比内芯的要大 B. 做简谐运动的物体，当物体的位移为负值时，速度一定为正值，加速度一定为正值的相在狭义相对论中，真空中光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间 C. 对运动没有关系 D. 在无线电波的接收中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐CD 答案 ） 26、以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是（ A用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 变化的电场周围不一定产生变化的磁场B 交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理C 狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关D次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在n用单摆测重力加速度”的实验中，测量E在“ 小球运动到最低点时为宜。B D E 答案 闪光照到了车厢 27、如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，同时或“、“先到达后壁” 的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光 （选填“先到达前壁” ）了。短”“（选填长”或“ ）到达前后壁”，同时他观察到车厢的长度比静止时变 短 先到达后壁答案 ） 、关于狭义相对论，下列说法正确的是（28 A在不同的惯性参考系中，一