1、人教版选修3-4课后作业第十五章相对论简介相对论的诞生时间和空间的相对性一、选择题1.(多选)通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体看成是惯性系,若以下列系统为参考系,则其中属于非惯性系的有()A.停在地面上的汽车B.绕地球做匀速圆周运动的飞船C.在大海上匀速直线航行的轮船D.进站时减速行驶的火车2.(多选)根据经典力学的相对性原理,可以得到的结论是()A.任何力学规律在惯性系中都是相同的B.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同C.在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否在匀速运动D.在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系是否在匀速运动3.关于狭义相对论的说法,不正确的是(
2、)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参考系中,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.狭义相对论任何情况下都适用4.(多选)设某人在速度为0.5c的飞船上,打开一个光源,则下列说法正确的是()A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB.飞船正后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c5.一艘大船在平静的大海中匀速行驶,一个人在密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验,并想由此来判断船航行的方
3、向,假设他每次做的功相同,下列说法正确的是()A.如果向东跳得最远,则船向东行驶B.如果向东跳得最近,则船向东行驶C.他向各个方向跳的最大距离相同,不能由此判断航行方向D.他向各个方向跳的最大距离不同,但不能由此判断航行方向6.(多选)关于时间和空间,在学习狭义相对论后我们应认识到()A.因为时间是绝对的,所以我们在不同的参考系中观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观察,运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关7.惯性系S中有一边长为l的正方形,从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是()8.在地
4、面附近有一高速飞行的宇宙飞行器,关于地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象,正确的是()A.地面上的人观察到宇宙飞行器变短了B.地面上的人观察到宇宙飞行器变长了C.宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了D.宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了9.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行,如果希望把此段路程缩短为3光年,则他所乘飞船相对地球的速度为()A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c10.(多选)假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的直尺,同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的直尺(两把直尺完全相同),则下列说法中正确的是()A.甲看到乙手中的直尺长度比
5、乙看到自己手中的直尺长度大B.甲看到乙手中的直尺长度比乙看到自己手中的直尺长度小C.乙看到甲手中的直尺长度比甲看到自己手中的直尺长度大D.乙看到甲手中的直尺长度比甲看到自己手中的直尺长度小11. (多选)关于狭义相对论的两个基本假设,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12.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
6、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13.(多选)假设有一列火车沿平直轨道飞快地匀速前进,车厢中央有一个光源发出了一个闪光,闪光照到了车厢的前后壁,根据狭义相对论,下列说法正确的是()A.车厢里的人认为闪光是同时到达两壁的B.静止在地面上的人认为闪光是同时到达两壁的C.静止在地面上的人认为闪光先到达后壁D.静止在地面上的人认为闪光先到达前壁14.如果有一列火车,以很高的速度运动,车窗沿运动方向为长,垂直运动方向为宽,根据相对论的知识,地面上的人发现()A.火车窗口比静止时要长B.火车窗口比静止时要短C.火车窗口比静止时要宽D.火
7、车窗口比静止时要窄15.如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S,甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v(接近光速)的飞船沿AB方向飞行。两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟。下列对相关现象的描述中,正确的是()A.甲测得的A、B间的距离大于乙测得的A、B间的距离B.甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变快了C.甲测得光速为c,乙测得的光速为c-vD.当光源S发生一次闪光后,甲认为A、B两处同时接收到闪光,乙则认为A先接收到闪光16. (多选)A、B两架飞机沿地面上一足球场的长边方向在其上空高速飞过,且vAvB,对于在飞机上的人的观察结果,下列说法正确的是()A.A飞机
8、上的人观察到的足球场的长度比B飞机上的人观察到的大B.A飞机上的人观察到的足球场的长度比B飞机上的人观察到的小C.两飞机上的人观察到的足球场的长度相同D.两飞机上的人观察到的足球场的宽度相同二、非选择题17.一张在路旁的宣传画是边长为5 m的正方形,一高速列车以2108 m/s速度接近此宣传画,在司机看来,这张宣传画是什么样子?18.一飞船以v=9103 m/s的速率相对于地面飞行,飞船上的钟走了5 s,若用地面上的钟测量,则经过了多长时间?答案一、选择题1.BD停在地面上的汽车相对地面静止,是惯性系,A不符合题意;绕地球做匀速圆周运动的飞船做的是变加速曲线运动,是非惯性系,B符合题意;在大海
9、上匀速直线航行的轮船做匀速运动,是惯性系,C不符合题意;进站时减速行驶的火车的运动为变减速运动,是非惯性系,D符合题意。故选B、D。2.AC经典力学的相对性原理是:力学规律在任何惯性系中都是相同的。选项A、C正确,B、D错误。3.D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,故A正确;狭义相对论认为在一切惯性参考系中,光在真空中的速度都等于c,与光源的运动无关,故B正确;狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系,故C正确,D错误。4.CD根据狭义相对论的两个基本假设之一:光速不变原理可知,观察者在任何位置看到的光速均为c,故C、D正确,A、B错误。5.C由狭义相对论的相对性原理:在不
10、同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的,根据功能关系,可判断他向各个方向跳的最大距离相同,所以不能由此判断航行方向,故选C。6.CD经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的,是绝对的,空间与时间之间也是没有联系的;在狭义相对论中,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。故选C、D。7.C由相对论知识可知,沿运动方向,物体的长度将变小,沿垂直于运动方向,物体的长度不会发生变化,故选C。8.A根据爱因斯坦的相对论可知,地面上的人观察到宇宙飞行器变短了,宇宙飞行器上的时间进程变慢了,故A正确,B错误。宇宙飞行器上的宇航员与宇宙飞行器
11、之间没有相对运动,所以宇航员观察到宇宙飞行器中的时钟无变化,故C、D错误。9.C由l=l01-vc2代入数据解得v=0.8c,故选项C正确。10.BD由l=l01-v2c2可知,运动的观察者观察静止的尺子和静止的观察者观察运动的尺子时,都出现尺缩效应,即都发现对方手中的尺子比自己手中的短,故B、D正确。11.AC由狭义相对论的两个基本假设知,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故选项A、C正确。12.C经典力学的相对性原理是指力学规律在任何惯性参考系中都是相同的,而狭义相对性原理是指在不同的惯性参考系中,一切物理规律都相同。故选C。13.A
12、C根据“同时”的相对性可判断选项A、C正确,B、D错误。14.B根据长度的相对性,在运动的方向上,长度要缩短,所以车窗的长度比静止时要短,但与运动方向垂直的宽不会变化,所以B正确。15.A由长度收缩关系式l=l01-v2c2,可知运动的速度v越大,测出的距离l越短,则乙测得的A、B间的距离小于甲测得的A、B间的距离,故A正确;由t=1-vc2,可知运动的速度越大,时间越慢,即甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变慢了,故B错误;根据光速不变原理,可知甲乙在两种不同的参考系中测出的光速都为c,故C错误。甲、乙在两种不同的参考系中测出的光速都为c,甲以地面为参考系,A、B两处同时接收到闪光,乙
13、以飞船为参考系,闪光向A、B传播过程中,地面向左移动了一段距离,向左的闪光传播的路程长些,则乙认为B先接收到闪光,故D错误。16.BD由l=l01-vc2(其中l0是相对足球场静止时测得的长度),可以看出,速度越大,l越小,A、C错误,B正确;足球场的短边与飞机运动方向垂直,两飞机上的人观察到足球场的宽度相同,D正确。二、非选择题17.答案见解析解析由l=l01-vc2可知,在沿列车前进的方向上宣传画的边长为l1=51-210831082 m=553 m3.7 m,在垂直于列车运动的方向上宣传画的边长不变,因此在司机看来,这张宣传画为长5 m、宽3.7 m的长方形。18.答案5.000 000 002 s解析飞船上的钟走的时间=5 s,用地面上的钟测量经过的时间t=1-vc2=51-910331082 s=5.000 000 002 s。
