《相对论时空观》同步练习2

1、相对论时空观同步练习1 .有两辆较长的火车A和B,火车A静止不动，中央有一个光源，在某时刻发出一个 闪光.火车B以一较大的速度在平行于火车A的轨道上匀速运动，如图6- 1 4所 示.关于火车A和火车B上的观察者观察到的现象，下列说法正确的是（ ）B图614A .火车A上的观察者看到闪光先到达火车 A的前壁B. 火车A上的观察者看到闪光同时到达火车 A的前、后壁C. 火车B上的观察者看到闪光不同时到达火车 A的前、后壁D. 火车B上的观察者看到闪光同时到达火车 A的前、后壁解析 由于火车A静止，光源发出的光传播到前、后壁的距离相同，所以火车 A 上的观察者看到闪光同时到达火车 A的前、后壁，选项

2、A错误，选项B正确；火车 B上的观察者感到火车A的前、后壁到光源的距离不同，而光速不变，所以火车 B 上的观察者看到闪光不同时到达火车 A的前、后壁，选项D错误，选项C正确.答案 BC2.下列说法中不正确的是（）A .一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学 家的观点B. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小C. 一条杆的长度静止时为Io，不管杆如何运动，杆的长度均小于IoD. 如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两 位观察者都会认为对方的杆缩短了解析 若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变，选项C不正确.答案 C

3、3 .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 这个人瘦但不高解析 取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据尺缩效应， 人在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化，故选D.答案 D4用相对论的观点判断下列说法，其中正确的是（）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 .在地面上看，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快，但是飞船中的 宇航员却看到时钟是准确的C. 在地面上

4、的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变短，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远小于c时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不 计解析 时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以 A、B错误； 由I二lo一 C2可知两处的人都感觉IVIo,所以C正确；由尺缩效应和钟慢效应 公式可知，当v远小于C时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以 D正确. 答案 CD5.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

5、 .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.答案C6甲、乙两人站在地面上时身高都是Lo,甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图6- 1-5所示此时乙观察到甲的身高LLo;若甲向乙挥手，动作时间为to，乙观察到甲动作时间为tl,贝吐10（均选填“”“=”或 “V”）图

6、6-1-5解析 在垂直于运动方向上长度不变，则有 L二Lo;根据狭义相对论的时间延缓 效应可知，乙观察到甲的动作时间变长，即ti> to.答案 =>7如图6- 1-6所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为 v（v 接近光速c） 地面上测得它们相距为L,则A测得两飞船间的距离 （选填“大于”、“等于”或“小于” ）L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为_图6-1-6解析 根据运动的尺子缩短，A测得两飞船间的距离大于地面上测得的距离 L.根 据狭义相对论的光速不变假设，当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为c. 答案大于c（或光速）8.相对论认为时间和空

7、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I闪光I前e路边观察者图6-17解析 车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在 车厢中央，闪光同时到达前后两壁.地面上人以地面为一个惯性系， 光向前向后 传播的速度相等，向前传播的路程长些，至V达前壁的时刻晚些.答案相等后9地面上长100 k

8、m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，由相对长度公式I = 10, 1 - : 2代入相应的数据得：1 = (100X 1-0.62) km = 80 km.答案 100 km 80 km10. n介子是一不稳定粒子，平均寿命是 2.6X 10-8 s(在它自己的参考系中测得)， 贝(1) 如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室参考系中测量它的 寿命为多长？(2) 它在衰变前运动了多长距离？-8T解析(1)已知= 2.6x 10 s， v = 0.8c，根据=u2得它在实验室中的