粤教版选修34 狭义相对论的基本原理、时空相对性 第1课时 作业.docx

狭义相对论的基本原理、时空相对性1.下列关于经典力学的时空观，错误的是()a在经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说可能不是同时发生的b在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，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，空间距离是绝对的，即如果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绝对的、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绝对的时空观，时间和空间均与物体的运动无关解析：选a经典的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关。同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，在不同参考系中观察也是同时发生的。2.属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()a真空中光速不变b时间间隔具有相对性c物体的质量不变d物体的能量与质量成正比解析：选a狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同。3以下说法中正确的是()a经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的b经典物理规律也适用于高速运动的物体c力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的d力学规律在任何惯性系里都是等价的解析：选d在所有惯性系中，一切物理规律都是等价的，故d正确，c错误；经典物理规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似，所以经典物理规律只适用于低速运动的物体，而经典物理中的速度合成公式也只适用于低速情况，故a、b均错误。4在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地发生，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根据“同时”的相对性知，选项b正确，a、c、d错误。5下列哪些说法不符合狭义相对论的假设()a在不同的惯性系中，一切力学规律都是相同的b在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的c在不同的惯性系中，真空中的光速都是相同的d在不同的惯性系中，真空中的光速都是不同的解析：选d狭义相对论的两个基本假设：一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律总是相同的；二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。故选d。6(江苏高考)如图611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611解析：本题考查相对论中长度的相对性及光速不变原理，意在考查考生对相对论的理解能力。a、b相对静止，a、b相对于地面上的人是运动的，因此地面上的人测得的长度短，a测得的长度大于l。由于光速在任何惯性参考系中都不变，因此a测得的光信号的速度为c。答案：大于c (或光速)7下列关于狭义相对性原理的说法中正确的是()a狭义相对性原理是指力学规律在一切参考系中都相同b狭义相对性原理是指一切物理规律在一切参考系中都相同c狭义相对性原理是指一切物理规律在所有惯性参考系中都相同d狭义相对性原理与经典相对性原理没有区别解析：选c根据狭义相对论的基本原理以及经典相对论的原理可知选项c正确。8下列说法中正确的是()a相对性原理能简单而自然地解释电磁学的问题b在真空中，若物体以速度v背离光源运动，则光相对物体的速度为cvc在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为cvd迈克耳孙莫雷实验得出的结论是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的解析：选d相对性原理简单而自然，但在电磁学的领域里，涉及到相对哪个参考系才成立的问题，故选项a错误；根据狭义相对论的光速不变原理，故选项b、c错误，d正确。9a、b两火箭沿同一方向高速飞过地面的某处，vavb，在a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根据相对论理论知，相对观察者速度越小的时钟走得越快，火箭a上的时钟相对观察者的速度最小是零，故a正确。10.惯性系s中有一边长为l的正方形，如图1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图2中的()图1图2解析：选c飞行器与被测正方形沿x方向发生相对运动。由相对论时空观可知，在该方向上会发生长度收缩效应，因此该方向测得的长度小于l，y方向与相对运动方向垂直，故y方向上测得的长度仍为l，故正确选项为c。11用相对论的观点判断下列说法中正确的是()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在地面上的人看来，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可能是准确的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不到，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”效应可忽略不计解析：选d时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以选项a、b错误；由ll0 可知，两处的人都感觉ll0，所以选项c错误；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，所以选项d正确。12在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与(uv)的关系是()auuvbuuvcuuv d以上均不正确解析：选b按照经典时空观，uuv，实际上，根据相对论速度变换公式：u，11，所以严格地来说，应当uuv，而经典时空观uuv，是在uv c2 时的一种近似，而只有在uv的积与c2相比较不能忽略时，才能显明地看出uuv，故只有b正确。13一张宣传画是边长为5 m的正方形，一高速列车以2108 m/s的速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子？解析：ll5 m3.7 m，在垂直运动方向上长度不变，所以看到的是一张3.75 m2的宣传画。答案：看到的是一张3.75 m2的宣传画14假如有一对孪生兄弟a和b，其中b乘坐速度为v0.9c的火箭飞往大角星(牧夫座a)，而后又飞回地球。根据a在地球上的观测，大角星离地球有40 万光年远，这次b往返飞行经历的时间为80.8年。如果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？解析：设b在飞船惯性系中经历时间为t，根据时间延缓效应得t，即80.8解得t35.2年所以b回到地球时的年龄为2035.255.2(岁)此时a的年龄为2080.8100.8(岁)。答案：a的年龄为100.8岁b的年龄为55.2岁15.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？思路点拨(1)当物体低速运动时，长度如何认定？提示：当物体低速运动时，长度缩短效应不明显，物体的长度缩短效应可以忽略不计。(2)当物体高速运动时，长度如何计算？提示：利用相对论长度缩短效应公式ll0计算。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ll0并代入相应的数据，解得：l100 km80 km。答案：100 km80 km16.人马星座a星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.31016 m。设有