2025版高中物理第十五章1相对论的诞生2时间和空间的相对性练习含解析新人教版选修3-4

PAGE4-1相对论的诞生2时间和空间的相对性1.关于狭义相对论的说法,不正确的是(D)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.狭义相对论任何状况下都适用解析:狭义相对论适用于惯性系之间的时空理论.故D不正确.2.(多选)关于时间和空间,在学习狭义相对论后我们应相识到(CD)A.因为时间是肯定的,所以我们在不同的参考系中视察到的时间进程都是相同的B.空间与时间之间是没有联系的C.有物质才有空间和时间D.在一个确定的参考系中视察,运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关解析:经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的,是肯定的,空间与时间之间也是没有联系的,在相对论力学中,时间和空间是和物质的运动相联系的.只有在物质存在时才有空间和时间的概念,时间和空间是相互联系且是相对的.故C,D正确.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,站在路旁的人视察车里的人,视察的结果是(D)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:由长度的相对性,沿着速度方向的长度会变短,垂直于速度方向的长度不变,得D正确.4.在狭义相对论中,下列说法中正确的是(A)A.经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例B.真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的C.在高速运动状况下,惯性参考系中的物理规律不肯定相同D.狭义相对论全面否定了经典物理学解析:相对论的出现,并没有否定经典物理学,经典物理学是相对论在低速运动条件下的特别情形,所以A正确,D错误.依据狭义相对论的光速不变原理,真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的,故B错误;依据狭义相对论的相对性原理,物理规律在全部惯性系中都具有相同的形式,故C错误.5.如图所示,依据狭义相对论的观点,火箭A是迎着光飞行的,火箭B是“追逐”着光飞行的,若火箭相对地面的速度为v,则两火箭上的视察者测出的光速分别为(C)A.c+vc-v B.c-vc+vC.cc D.无法确定解析:依据光速不变原理,在一切惯性参考系中,测量到的真空中的光速c都一样,因此在火箭A,B两个惯性参考系中,视察者测量到的光速一样大,均为c,故C正确.6.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,哥哥惊异地发觉弟弟比自己要苍老很多,则该现象的科学说明是(C)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,在其上时间进程就越慢,生理过程也越慢D.这是神话,科学无法说明解析:依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,时间延缓效应对生理过程、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.故C正确.7.某火箭在地面上的长度为L0,放射后它在地面旁边高速(约0.3c)飞过,关于地面上的人和火箭中的人视察到的现象,以下说法正确的是(B)A.下方地面上的人视察到火箭上的时间进程变快了B.下方地面上的人视察到火箭变短了C.火箭上的人视察到火箭变短了D.火箭上的人看到下方地面上的全部物体都变短了解析:由时间间隔的相对性知,下方地面上的人视察到火箭上的时间进程变慢了,A错误;由长度的相对性知,下方地面上的人视察到火箭变短了,火箭上的人视察到火箭长度没变,B正确,C错误;火箭上的人看到在垂直运动方向上的物体的长度不变,D错误.8.(多选)下列说法正确的是(BCD)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快,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:狭义相对论认为时空是相对的,即在不同的惯性参考系中时间和物体的长度不肯定相同,故A错误.在静止的参考系看来运动中的参考系的时间会变慢,所以地面上的人认为飞船上的时钟变慢,而宇航员与时钟相对静止,所以他看时钟是精确的,故B正确.静止的参考系看运动中的物体,在其运动方向上会收缩,所以地面上的人会认为飞船在运动方向上变窄,而运动又是相对的,地面上的人相对于宇航员也在运动,所以宇航员会认为地面上的人变扁,故C正确.在物体运动速度远小于光速时,相对论效应可以忽视不计,故D正确.9.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(C)A.A时钟走时最慢,B时钟走时最快B.A时钟走时最慢,C时钟走时最快C.C时钟走时最慢,A时钟走时最快D.B时钟走时最慢,A时钟走时最快解析:A,B,C三个时钟,C相对于地面的速度最大,A相对于地面的速度最小;由Δt=Δτ10.惯性系S中有一边长为l的正方形(如图所示),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像是(C)解析:由相对论长度公式l=l01-11.在一飞船上测得飞船的长度为100m,高度为10m.当飞船以0.60c的速度从你身边经过时,按你的测量,飞船有多高、多长?解析:因为长度收缩只发生在运动的方向上,与运动垂直的方向上没有这种效应,故测得的飞船的高度仍为原来高度10m.设飞船原长为l0,观测到飞船的长度为l,则依据尺缩效应有l=l01-(vc)

所以观测到飞船的高度和长度分别为10m、80m.答案:10m80m12.一个静止时长10m的飞行物以3km/s的速度从视察者的身边拂过,视察者测得飞行物的长度应为多少?飞行物上的人测得飞行物的长度应为多少?假如飞行物的速度为光速的三分之一呢