人教版选修34 相对论的诞生 时间和空间的相对性 第1课时 作业.doc

15.1相对论的诞生 15.2时间和空间的相对性1.(考查惯性系)下列参考系可以看作惯性系的是()。a.静止的参考系b.匀速运动的参考系c.匀加速运动的参考系d.牛顿运动定律成立的参考系【解析】根据伽利略相对性原理可知a、b、d对。【答案】abd【点评】惯性系就是相对地面静止或匀速运动的物体。2.(考查两个基本假设)关于狭义相对论的两个假设,下列说法正确的是()。a.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的b.在不同的惯性参考系中,力学规律都一样,电磁规律不一样c.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的d.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的【解析】狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原理和光速不变原理,选项a、c正确。【答案】ac【点评】要掌握狭义相对论的两个假设。3.(考查相对论和相对性)如图所示,甲乘坐宇宙飞船追赶乘坐另一宇宙飞船的乙,两宇宙飞船对地面的速度分别为0.7c、0.4c,某时刻甲为了联系乙向乙发出一个光信号,则()。a.地面上的人认为光信号的速度为u+c b.乙认为光信号的速度为0.6cc.甲认为光信号的速度为cd.乙认为甲的速度为0.3c 【解析】由相对性原理可知d对;由光速不变原理可知c对。【答案】cd【点评】真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。4.(考查长度的相对性)图示是一个边长为1 m的正方体木箱,现在让这个正方体木箱沿水平方向匀速向右运动,运动速度很大,为0.99c,那么这个木箱看上去应该是()。a.边长不相等的长方体b.边长都缩短的正方体 c.近似一块薄木板 d.以上说法都不对【解析】由于木箱运动得很快,速度已经接近光速,所以在沿着运动方向上的尺缩效应很明显,而其他两个方向上没有尺缩效应,看上去应该是一块薄木板。【答案】c【点评】只有沿着运动的方向,物体才变短。5.在一惯性系中观测,有两个事件同时不同地,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】两个相对静止的惯性系观测结果相同,其他则不同,故b正确。【答案】b6.惯性系s中有一边长为l的正方形,在相对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中的()。【解析】由l=l01-(vc)2可知沿速度方向即x方向的长度变短了,而垂直于速度方向,即y轴上的边长不变,故c对。【答案】c7.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vc时,“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计【解析】按照相对论的观点,时间和空间都是相对的,a错误;由t=1-(vc)2可知,运动的时钟变慢了,但飞船中的钟相对观察者静止,时钟准确,b正确;由l=l01-v2c2可知,地面上的人看飞船 ,和飞船上的人看地面上的人都会感觉对方沿运动方向长度减小,c正确;当vc时,“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计,故d也正确。【答案】bcd甲8.如图甲所示,在地面上m点固定一光源,在离光源等距的a、b两点上固定有两个光接收器,今使光源发出一闪光,问:(1)在地面参考系中观测,谁先接收到光信号?(2)在沿ab方向高速运动的火车参考系中观测,谁先接收到光信号?乙【解析】(1)因光源离a、b两点等距,光向a、b两点传播速度相等,则光到达a、b两点所需要的时间相等,即在地面参考系中观测,两接收器同时收到光信号。(2)对于火车参考系来说,光源和a、b两接收器都沿ba方向运动,当光源发出的光向a、b传播时,a和b都沿着ba方向运动了一段距离到达a和b,如图乙所示,所以光到达a的距离大于到达b的距离,即在火车参考系中观测,b比a先收到信号。【答案】(1)同时收到(2)b先接收到9.情景:一列火车以速度v相对地面运动,在火车上有一个光源。问题:如果地面上的人测得这个光源发出的闪光同时到达车的前壁和后壁,图示是地面上观察者得到的结果;那么按照火车上人的测量,闪光是先到达前壁还是后壁?火车上的人怎样解释自己的测量结果? 解答:火车上的人测得光先到达前壁,由于地面上的人测得闪光同时到达前、后壁,而在光向前、后壁传播的过程中,火车要相对于地面向前传播一段距离,所以光源发光的位置一定距离前壁较近,各个方向上的光速又是一样的,从车上观察,闪光先到达前壁。知识链接:同时的相对性,不仅仅局限在看到哪个先发生,而在于事实是哪个先发生。 10.假设你是一个“光子”,你和你的同伴(当然也是一个“光子”)都从灯泡里“逃”出来,那么,在你看来,你的同伴的速度是多少?在你的同伴看来,你的速度又是多少?在站在灯泡外面的人看来,你们的速度是多少?(从相对论的角度论述)【分析】注意题目要求,是从相对论的角度论述,所以要紧紧抓住光速不变这一条件。【解析】根据光速不变的原理知,在所有的惯性系中,真空中的光速都是一个常数c。当你是一个“光子”时,你就是一个惯性系。你将会看到你的“光子”同伴以速度c远离你而去。依此类推,你的“光子”同伴也是惯性系,在它看来,你将以速度c向前狂奔,把它抛在后面。对于灯泡外边的观测者,也是一个惯性系,他将看到你们两个并肩前进,速度都是c。【答案】ccc【点拨】在狭义相对论中,有两个基本假设,其中一个就是光速对任何惯性参考系而言都是相同的。12.一根10 m长的梭镖以某一速度穿过一根10 m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中能最好地描述梭镖穿过管子的情况的是()。a.梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它 b.管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来 c.两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖 d.所有这些都与观察者的运动情况有关【分析】观察者看到相对自己运动的参考系中的物体变短。【解析】如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖,那么梭镖看起来就比管子短,因此在某些位置梭镖会完全处在管子内部。然而当你和梭镖一起运动时,你看到的管子就缩短了,所以在某些位置,你可以看到梭镖两端都伸出管子。假如你在梭镖和管子之间运动,运动的速度是在梭镖运动的方向上,而大小是其一半,那么梭镖和管子都相对于你运动,且速度的大小一样,你看到这两样东西都缩短了,且缩短的量相同。所以你看到的一切都是相对的。【答案】d【点拨】观察者所处的角度不同,相对运动的速度就不同,所以得出的结论也不尽相同。13.如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的时钟,甲放在地面上,乙、丙分别放在两架航天飞机上,航天飞机沿同一方向高速飞离地球;但是乙所在的飞机比丙所在的飞机飞得快。则乙所在飞机上的观察者认为 ()。a.走得最快的钟是甲b.走得