选修3-4 15.2 时间和空间的相对性 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-4 15.2 时间和空间的相对性 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 95.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-24 03:32:17 | ||
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文档简介
选修3-4 15.2 时间和空间的相对性 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 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邀游太空，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，则该现象的科学解释是
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，科学无法解释
2. 图示是一个棱长为 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 ，那么这个木箱看上去应该是
A. 边长不相等的长方体 B. 棱长都缩短的正方体
C. 近似一个薄木板 D. 以上说法都不对
3. 在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为 ，若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为 ，则乙相对于甲的运动速度是
A. B. C. D.
4. 设在正负电子对撞机中，电子和正电子以速度 相向飞行，它们之间的相对速度为
A. B. C. D.
5. 一艘宇宙飞船相对地球以 的速度飞行，一光脉冲从船尾传到船头。飞船上的观察者测得飞船长为 ，地球上的观察者测得光脉冲从船尾发出和到达船头两个事件的空间间隔为
A. B. C. D.
6. 据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的 ，单束粒子能量可达到 万亿电子伏特。下列说法正确的是
A. 如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速
B. 如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速
C. 粒子高速运动时的质量大于静止时的质量
D. 粒子高速运动时的质量小于静止时的质量
7. 一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为
A. 洞口为椭圆形，长度变短 B. 洞口为圆形，长度不变
C. 洞口为椭圆形，长度不变 D. 洞口为圆形，长度变短
8. 一列火车以速度 相对地面运动，如果地面上的人测得某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，那么按照火车上人的测量，闪光会
A. 先到达前壁 B. 先到达后壁
C. 同时到达前后壁 D. 无法确定
9. 如图所示，强强坐速度为 （ 为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为 ，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为
A. B. C. D.
10. 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 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 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 远小于 时，“长度收缩”和“时间膨胀”效应可忽略不计
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 探究感应电流的产生条件
只要穿过闭合导体回路的 发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生。
12. 判断下列说法的正误。
运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的 子的寿命变长。
13. 一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示。由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到 （ 为真空中的光速）时，时钟的周期大约为 。在日常生活中，我们无法察觉时钟周期变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度 。若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变 （填“快”或“慢”）了。
14. 如图所示，两艘飞船 、 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为 （ 接近光速 ）。地面上测得它们相距为 ，则 测得两飞船间的距离 （选填“大于”“等于”或“小于”）。当 向 发出一光信号， 测得该信号的速度为 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 长度收缩效应：
（1）如果与杆相对静止的人测得杆长是 ，沿着杆的方向，以 相对杆运动的人测得杆长是 ，那么两者之间的关系是 。
（2） 与 的关系总有 ，即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态 。（填“无关”或“有关”）
16. 半人马星座 星是离太阳系最近的恒星，它距地球 ，设有一宇宙飞船白地球往返于地球与人马星座 星之间，若宇宙飞船的速度为 ，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间 如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少
17. 一高能加速器沿相反方向射出两个质点，速度均为 ，则它们的相对速度是多少
答案
第一部分
1. C
【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。
2. C
【解析】在沿着运动方向上，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运动，所以没有尺缩效应。看上去近似一个薄木板。
3. B
【解析】将 ， 代入 ，可解得 ，正确选项为B。
4. A
【解析】由 得 ，故选项A正确。
5. C
【解析】由 则有 ；因为 ，，所以 。
6. C
【解析】根据相对论，如果继续对粒子加速，粒子速度不可以达到光速，选项A、B错误。由相对论质量公式可知，粒子高速运动时的质量大于静止时的质量，选项C正确D错误。
7. D
【解析】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D。
8. A
【解析】如图所示，由于地面上的人测得闪光同时到达前后两壁，而在光向前后两壁传播的过程中，火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近。这个事实对于车上、车下的人都是一样的，在车上的人看来，既然发光点离前壁较近，各个方向的光速又是一样的，当然闪光先到达前壁，选项A正确。
9. D
10. D
【解析】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 可知，两处的人都感觉 ，所以选项C错误；
由尺缩效应和钟慢效应公式可知，当 远小于 时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以选项D正确。
第二部分
11. 磁通量
12.
13. ；太小；慢
【解析】通过分析图象，当相对速度为 时，时钟的频率为 ，其周期为 。时钟变慢效应只有当相对速度比较大时才明显，人类生活在低速宏观世界中，很难观察到爱因斯坦的相对论效应。无法察觉时钟周期变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度太慢。
14. 大于；（或光速）
【解析】狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此 测得信号的速度仍等于 （或光速），以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而 相对 是静止，没有尺缩效应现象，则 测得两飞船距离应大于 。
第三部分
15. （1）
（2） ；有关
16. 年； 年
【解析】地球上的时钟计算： 年。若以飞船上的时钟计算，有 年。
17.
【解析】以其中任意一个质点为运动参考系，要求的就是另一个质点在该运动参考系下的运动速度
由题意知，运动参考系相对静止参考系的速度 ，质点相对于静止参考系的速度
根据相对论的速度叠加公式
可知
可解得 ，即该质点相对于运动参考系（另一质点）的速度大小为 。
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 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邀游太空，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，则该现象的科学解释是
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，科学无法解释
2. 图示是一个棱长为 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 ，那么这个木箱看上去应该是
A. 边长不相等的长方体 B. 棱长都缩短的正方体
C. 近似一个薄木板 D. 以上说法都不对
3. 在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为 ，若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为 ，则乙相对于甲的运动速度是
A. B. C. D.
4. 设在正负电子对撞机中，电子和正电子以速度 相向飞行，它们之间的相对速度为
A. B. C. D.
5. 一艘宇宙飞船相对地球以 的速度飞行，一光脉冲从船尾传到船头。飞船上的观察者测得飞船长为 ，地球上的观察者测得光脉冲从船尾发出和到达船头两个事件的空间间隔为
A. B. C. D.
6. 据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的 ，单束粒子能量可达到 万亿电子伏特。下列说法正确的是
A. 如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速
B. 如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速
C. 粒子高速运动时的质量大于静止时的质量
D. 粒子高速运动时的质量小于静止时的质量
7. 一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为
A. 洞口为椭圆形，长度变短 B. 洞口为圆形，长度不变
C. 洞口为椭圆形，长度不变 D. 洞口为圆形，长度变短
8. 一列火车以速度 相对地面运动，如果地面上的人测得某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，那么按照火车上人的测量，闪光会
A. 先到达前壁 B. 先到达后壁
C. 同时到达前后壁 D. 无法确定
9. 如图所示，强强坐速度为 （ 为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为 ，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为
A. B. C. D.
10. 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 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 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 远小于 时，“长度收缩”和“时间膨胀”效应可忽略不计
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 探究感应电流的产生条件
只要穿过闭合导体回路的 发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生。
12. 判断下列说法的正误。
运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的 子的寿命变长。
13. 一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示。由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到 （ 为真空中的光速）时，时钟的周期大约为 。在日常生活中，我们无法察觉时钟周期变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度 。若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变 （填“快”或“慢”）了。
14. 如图所示，两艘飞船 、 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为 （ 接近光速 ）。地面上测得它们相距为 ，则 测得两飞船间的距离 （选填“大于”“等于”或“小于”）。当 向 发出一光信号， 测得该信号的速度为 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 长度收缩效应：
（1）如果与杆相对静止的人测得杆长是 ，沿着杆的方向，以 相对杆运动的人测得杆长是 ，那么两者之间的关系是 。
（2） 与 的关系总有 ，即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态 。（填“无关”或“有关”）
16. 半人马星座 星是离太阳系最近的恒星，它距地球 ，设有一宇宙飞船白地球往返于地球与人马星座 星之间，若宇宙飞船的速度为 ，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间 如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少
17. 一高能加速器沿相反方向射出两个质点，速度均为 ，则它们的相对速度是多少
答案
第一部分
1. C
【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。
2. C
【解析】在沿着运动方向上，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运动，所以没有尺缩效应。看上去近似一个薄木板。
3. B
【解析】将 ， 代入 ，可解得 ，正确选项为B。
4. A
【解析】由 得 ，故选项A正确。
5. C
【解析】由 则有 ；因为 ，，所以 。
6. C
【解析】根据相对论，如果继续对粒子加速，粒子速度不可以达到光速，选项A、B错误。由相对论质量公式可知，粒子高速运动时的质量大于静止时的质量，选项C正确D错误。
7. D
【解析】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D。
8. A
【解析】如图所示，由于地面上的人测得闪光同时到达前后两壁，而在光向前后两壁传播的过程中，火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近。这个事实对于车上、车下的人都是一样的，在车上的人看来，既然发光点离前壁较近，各个方向的光速又是一样的，当然闪光先到达前壁，选项A正确。
9. D
10. D
【解析】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 可知，两处的人都感觉 ，所以选项C错误；
由尺缩效应和钟慢效应公式可知，当 远小于 时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，所以选项D正确。
第二部分
11. 磁通量
12.
13. ；太小；慢
【解析】通过分析图象，当相对速度为 时，时钟的频率为 ，其周期为 。时钟变慢效应只有当相对速度比较大时才明显，人类生活在低速宏观世界中，很难观察到爱因斯坦的相对论效应。无法察觉时钟周期变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度太慢。
14. 大于；（或光速）
【解析】狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此 测得信号的速度仍等于 （或光速），以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而 相对 是静止，没有尺缩效应现象，则 测得两飞船距离应大于 。
第三部分
15. （1）
（2） ；有关
16. 年； 年
【解析】地球上的时钟计算： 年。若以飞船上的时钟计算，有 年。
17.
【解析】以其中任意一个质点为运动参考系，要求的就是另一个质点在该运动参考系下的运动速度
由题意知，运动参考系相对静止参考系的速度 ，质点相对于静止参考系的速度
根据相对论的速度叠加公式
可知
可解得 ，即该质点相对于运动参考系（另一质点）的速度大小为 。
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