2024-2025学年高中物理第15章相对论简介第1节第2节相对论的诞生时间和空间的相对性课后练习含解析新人教版选修3-4

PAGE3-相对论的诞生时间和空间的相对性一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体参考系看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于惯性系的有(A)A．在地面上匀速前进的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀加速航行的轮船D．进站时减速行驶的火车解析：BCD各选项中的运动物体都有加速度，属于非惯性系，A选项中汽车属于惯性系。2.如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的视察者A视察到钟的面积为S，另一视察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，视察到钟的面积为S′。则S和S′的大小关系是(A)A．S>S′ B．S＝S′C．S<S′ D．无法推断解析：视察者B以0.8倍光速平行于y轴正方向运动，依据尺缩效应，视察到钟的面积为S′<S，选项A正确。3．用相对论的观点推断，下列说法错误的是(A)A．时间和空间都是肯定的，在任何参考系中一个事务发生的时间和一个物体的长度总不会变更B．在地面上的人看来，以10km/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精确的C．在地面上的人看来，以10km/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”效果可忽视不计解析：依据相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2))可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对视察者静止，时钟精确，B正确；由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))可知，地面上的人看飞船，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”效果可忽视不计，故D也正确。4．下列关于经典力学的时空观，正确的是(ABCD)A．经典力学的时空观中，同时是肯定的，即在一个参考系中的视察者在某一时刻视察到的两个事务，对另一参考系中的视察者来说也是同时发生的B．在经典力学的时空观中，空间间隔是肯定的，即任何事务(或物体的运动)所经验的时间，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．在经典力学的时空观中，时间间隔是肯定的，即假如各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是肯定的不变的量值，而与参考系选取无关D．经典力学的时空观就是一个肯定的时空观，时间与空间、物体的运动无关解析：经典的时空观认为，时间、空间均是肯定的，与物体的运动状态无关。同时也是肯定的，即在一个参考系中同时发生的两个事务，在不同参考系中视察也是同时发生的，故A、B、C、D均正确。5．推断下列说法是否正确(CD)A．在以eq\f(1,1000)c竖直方向上升的火箭上向前发出的光，对地速度肯定比c大B．在以eq\f(1,1000)c竖直方向上升的火箭上向前发出的光，对地速度肯定比c小C．在以eq\f(1,1000)c竖直方向上升的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为cD．在以eq\f(1,1000)c竖直方向上升的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c解析：依据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，即对不同的惯性参考系光速是相同的，因此C、D正确，A、B错误。二、非选择题6．假如一对孪生兄弟A和B，其中B乘坐速度为v＝0.9c的火箭飞往大角星，而后又飞回地球。依据A在地球上的观测，大角星离地球有40万光年，这次B来回飞行经验时间为80.8年。假如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？答案：A：100.8岁B：55.2岁解析：设B在飞船惯性系中经验的时间为t′，依据钟慢效应得：t＝eq\f(t′,\r(1－\f(v2,c2)))，即80.8＝eq\f(t′,\r(1－0.92))，解得t′＝35.2年。所以B回到地球时的年龄为20＋35.2＝55.2年。A的年龄为100.8岁。7．一列速度接近光速的火车(静止时的长度比隧道的长度大)经过隧道时，站在地面上的人还看到两个闪电同时击中隧道的两端，但由于“动尺变短”效应，站在隧道旁边的人看到火车完全进入了隧道，刚好不会被闪电击中。但是，站在车上的人看到的却是隧道变得更短，不行能完全遮住整列火车，那么他看到的闪电会不会击中火车呢？答案：不会解析：站在隧道旁的人看到两个闪电是同时发生的，但