课时训练21相对论的诞生时间和空间的相对性

1、.课时训练21相对论的诞生时间和空间的相对性题组一狭义相对论1.以下几种说法:1所有惯性系统对物理根本规律都是等价的。2在真空中,光的速度与光的频率、光源的运动状态无关。3在任何惯性系中,光在真空中沿任何方向的传播速度都一样。其中哪些是正确的A.只有12是正确的B.只有13是正确的C.只有23是正确的D.三种说法都是正确的解析:狭义相对论认为:物体所具有的一些物理量可以因所选参考系的不同而不同,但它们在不同的参考系中所遵从的物理规律却是一样的,即12都是正确的。光速不变原理认为:光在真空中沿任何方向的传播速度都是一样的。答案:D2.多项选择假如牛顿定律在参考系A中成立,而参考系B相对于A做匀速

2、直线运动,那么在参考系B中A.牛顿定律也同样成立B.牛顿定律不能成立C.A和B两个参考系中,一切力学规律都是一样的D.参考系B也是惯性参考系答案:ACD3.多项选择设某人在以速度为0.5c飞行的飞船上,翻开一个光源,那么以下说法正确的选项是A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c解析:由爱因斯坦的狭义相对论可得,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是一样的,故正确答案为C、D。答案:CD4.著名物理学家“开尔文勋爵威廉·汤姆孙曾自信

3、地声称:“科学的大厦已经根本完成,但也成认,“明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云。他指的科学大厦是  ,两朵乌云是 。 答案:以经典力学、热力学与统计物理学、电磁理论为主要内容的物理学形成了完好的科学体系一是黑体辐射,二是光的速度题组二时间和空间的相对性5.多项选择以下关于经典力学的时空观,正确的选项是A.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也是同时发生的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一样的,而与参

4、考系的选取无关C.在经典力学的时空观中,空间间隔 是绝对的,即假如各个参考系中用来测量长度的标准一样,那么空间两点间隔 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,时间与空间、物体的运动无关答案:ABCD6.有关经典时空观与相对论时空观的说法正确的选项是A.经典时空观认为时间、空间间隔 以及物体的质量都是绝对的B.相对论时空观是对经典时空观的全盘否认C.相对论时空观认为看似同时发惹事件其实不管选择什么参考系都是不同时的D.相对论时空观认为物体的质量可以变化,可是生活中没有感觉到物体质量变化,说明相对论时空观是错误的解析:经典时空观又称绝对时空观,包括时间、空

5、间间隔 以及物体的质量都是绝对的,故A对;相对论的提出是对经典时空观的补充和更深的认识,并不是完全否认了经典时空观,故B错;“同时的相对性的理解应是选择不同的参考系,某事件的发生可能不同时,这与参考系有关,并不是说一定不同时,C错;现实生活中没注意到质量的变化不是说相对论是错误的,根据相对论时空观,那是因为现实生活中物体的质量变化太小,根本上可以忽略。答案:A7.如下图,地面上A、B两个事件同时发生。对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说,哪个事件先发生?解析:可以设想,在事件A发生时A处发出一个闪光,事件B发生时B处发出一个闪光。“两闪光相遇作为一个事件,发生在线段AB的中点,这在

6、不同的参考系中看都是一样的。“相遇在中点这个现象在以地面为参考系中很容易解释:两个闪光传播的速度又一样,当然在线段的中点相遇。火箭上的人那么有如下推理:地面在向火箭的方向运动,从闪光发生到两闪光相遇,线段中点向火箭的方向运动了一段间隔 ,因此闪光B传播的间隔 比闪光A长些。既然两个闪光的光速一样,一定是闪光B发生得早一些。答案:B事件先发生8.设想一宇宙飞船以v=0.95c的速率相对于地球运动,假设飞船上宇航员用计时器测他吃一顿饭用去10 min,地球上的观测者测他吃一顿饭用去多少时间?解析:宇航员在运动的飞船上用了t'=10 min,在地面上用t,那么根据公式有t=t'1-v

7、c2=32.0 min。答案:32.0 min建议用时:30分钟1.多项选择关于狭义相对论的两个假设,以下说法正确的选项是A.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是一样的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一样的D.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差异的答案:AC2.如下图,强强乘坐速度为0.9cc为光速的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5c。强强向壮壮发出一束光进展联络,那么壮壮观测到该光束的传播速度为A.0.4cB.0.5cC.0.9cD.1.0c解析:真空中的光速在不同的惯性参考系中都一样。答案:D3.如下图,

8、沿平直铁道路有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶,当铁塔B发出一个闪光,列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是A.同时被照亮B.A先被照亮C.C先被照亮D.无法判断解析:当铁塔B发出一个闪光,同时到达A、C两铁塔被反射,但列车沿AC方向以接近光速行驶,经铁塔A反射的光相对列车的速度远小于经铁塔C反射的光相对列车的速度,经铁塔C反射的光先到达观测者,看到C先被照亮,C正确。答案:C4.A、B两架飞机沿地面上一足球场的长度方向在其上空高速飞过,且vA>vB,在飞机上的人观察结果正确的选项是A.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大B.A飞

9、机上的人观察到足球场的宽度比B飞机上的人观察到的小C.两飞机上的人观察到足球场的长度一样D.两飞机上的人观察到足球场的宽度一样解析:因为当一个惯性系的速度比较大时,根据l=l01-vc2知,足球场的长度沿飞行方向减小,而且速度越大,长度越小,故A、C均错误;而垂直于运动方向上,宽度是不随速度而变化的,因此B错误,D正确。答案:D5.话说有兄弟两个,哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度分开地球去遨游太空,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,那么该现象的科学解释是A.哥哥在太空中发生了基因突变,停顿生长了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

10、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、化学反响等也是成立的。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.如下图,假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根10 m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的。以下表达中最好地描绘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解析:假如你是在相对于管

11、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,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,正确答案为D。答案:D7.以下说法中正确的选项是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,假设物体以速度v背离光源运动,那么光相对物体的速度为c-vC.在真空中,假设光源向着观察者以速度v运动,那么光相对于观察者的速度为c+vD.迈克耳孙莫雷实验得出的结果是:不管光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的解析:相对性原理简单而自然,但在电磁学的领域里,涉及相对哪个参考系才成立的问题,应选项A

12、错误;根据狭义相对论的光速不变原理知,选项B、C错误,D正确。答案:D8.一观察者测得运动着的米尺为0.5 m长,求此米尺以多大的速度挪动。解析:以观察者为一参考系测得的长度为l,米尺为另一参考系,测得米尺的长度为l',根据公式l=l'1-vc2,可得v=cl'2-l2l'c=3.0×108 m/s,l'=1 m,l=0.5 m所以:v=0.866c=2.60×108 m/s。答案:2.60×108 m/s9.1以8×103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过1 min,地面上的人认为它走过这1 min“实际上花去的时间是多少?2假设卫星以0.9cc为真空中的光速的速度在太空中飞行,其中一只完好的手表走过了1 min,地面上的人认为它走过这1 min“实际上花去