选修3-4 15.3 狭义相对论的其他结论 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-4 15.3 狭义相对论的其他结论 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 78.9KB | ||
| 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 03:32:56 | ||
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文档简介
选修3-4 15.3 狭义相对论的其他结论 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 下列关于经典力学的说法正确的是
A. 经典力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体
B. 经典力学适用于微观、高速（接近光速）运动的粒子
C. 相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了
D. 经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用
2. 对相对论的基本认识，下列说法正确的是
A. 相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B. 爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C. 在高速运动的飞船中的钟走得比地球上的钟快
D. 我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
3. 用相对论的观点判断，下列说法不正确的是
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 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 时，‘‘时间膨胀’’和“长度收缩’’效果可忽略不计
4. 如图所示，假设一根 长的梭镖以光速穿过一根 长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好的描述了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
5. 在一个惯性系中观测，两个事件同地不同时，则在其他惯性系中观测，结果它们
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
6. 某火箭在地面上的长度为 ，发射后它在地面附近高速（约 ）飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法不正确的是
A. 下方地面上的人观察到火箭上的时钟变慢了
B. 下方地面上的人观察到火箭变短了
C. 火箭上的人观察到火箭变短了
D. 火箭上的人看到下方地面上的物体都变短了
7. 某星体以速度 离开地球，其谱线在地球上看来
A. 光谱不变 B. 光谱红移 C. 光谱紫移 D. 光谱压缩
8. 1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的鹿能方程，下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是
A. 若物体能量增大，则它的质量增大
B. 若物体能量增大，则它的质量减小
C. 若核反应过程质量减小，则需吸收能量
D. 若核反应过程尸量增大，则会放出能量
9. 如果宇航员驾驶一艘宇宙飞船，以接近光速的速度朝某一星球飞行，他要是感觉到自己在运动是因为
A. 身体质量在减小
B. 心脏跳动变慢
C. 身体质量在增加
D. 永远不可能由自身的变化知道他是否在运动
10. 对相对论的基本认识，下列说法正确的是
A. 相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B. 爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C. 在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟走得比地球上的快
D. 我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
二、填空题（共4小题；共16分）
11. 磁通量的计算公式 的适用条件是 且磁感线与平面 。若在匀强磁场 中，磁感线与平面不垂直，公式 中的 应为平面在垂直于磁场方向上的 。
12. 甲、乙两人站在地面上时的身高都是 ，甲、乙分别乘坐速度为 和 （ 为光速）的飞船同向运动，如图所示.此时乙观察到甲的身高 ；若甲向乙挥手，动作时间为 ，乙观察到甲的动作时间为 ，则 （均选填“”、“”或“”）。
13. 关于相对论的认识，下列说法正确的是
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.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
D.惯性系就是静止不动的参考系
E.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同
14. 如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光 （选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”），同时他观察到车厢的长度比静止时变 （选填“长”或“短”）了.
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 飞船以 的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了 ，用地面上的钟测量经过了多长时间
16. 在一飞船上测得飞船的长度为 ，高度为 。当飞船以 的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长
17. 一电子以 的速率运动。（电子静止质量 ）问：
（1）电子的总能量是多少
（2）电子经典力学的动能与相对论动能之比是多少
答案
第一部分
1. A
【解析】经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，即只要速度远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为经典力学的公式，故A正确，B、D错误；相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，故C错误。
2. A
【解析】爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系，质量和能量是物体存在的两种形式，质量和能量是不同的概念，B错误。再由相对论的基本原理可知，选项A正确，C、D错误。
3. A
【解析】按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由 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 可知，地面上的人看飞船，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确。
4. D
【解析】“尺缩”效应公式 中的 和 是具有相对性的，到底是管子收缩变短还是梭镖收缩变短，要看观察者所处的参考系。如果观察者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，在某些位置梭镖会完全处在管子内部。然而当观察者和梭镖一起运动时，看到的管子就缩短了，所以在某些位置，可以看到梭镖两端都伸出管子。
5. B
【解析】由“同时”的相对性可知，在其他惯性系中观测，结果可能同时。
6. C
【解析】根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，火箭上的时钟变慢了，故 A 、B正确。火箭上的人与火箭之间没有相对运动，所以此人观察到火箭的长度和时间进程均无变化，故C错误。运动是相对的，火箭上的人看到地面上的物体长度变短了，故D正确。本题选择不正确的，故选C。
7. B
【解析】星体以速度 离开地球时，其谱线远离地球引力场，根据广义相对论的引力红移效应，光线在引力场强的地方频率大，在引力场弱的地方频率小，可得此谱线在地球上看来光谱红移。
8. A
【解析】由 ，若 增大，则 增大；芳 减小，则 减小，故A正确、B错。若 减小，则 减小；若 增大则 增大，故C、D错。
9. D
10. A
【解析】由相对论的基本原理可知，选项A正确。
第二部分
11. 匀强磁场；垂直；投影面积
12. ；
【解析】因飞船速度方向与人站立方向垂直，无相对论效应，所以此时乙观察到甲的身高 .
甲向乙挥手，是以自己为参考系，是不动的，乙看甲挥手，甲在做相对运动，所以 大于 .
13. C
14. 先到达后壁；短
【解析】地面上的观察者以地面为参考系，闪光向前、后传播的速度相对地面是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时间也就晚些，即地面上的观察者认为该闪光先到达后壁.根据长度的相对性可知：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小.
故可以得出观察者观察到车厢的长度比静止时短.
第三部分
15.
【解析】，，由时间膨胀效应，则用地面上的钟测量的时间间隔为 。
16. 观测到飞船的高度和长度分别为 、
【解析】因为长度收缩只发生在运动的方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来高度
设飞船原长为 ，观测到飞船的长度为 ，则根据尺缩效应有
所以观测到飞船的高度和长度分别为 、 。
17. （1）
【解析】由
得 。
（2）
【解析】电子经典力学的动能
电子相对论动能
所以 。
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 下列关于经典力学的说法正确的是
A. 经典力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体
B. 经典力学适用于微观、高速（接近光速）运动的粒子
C. 相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了
D. 经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用
2. 对相对论的基本认识，下列说法正确的是
A. 相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B. 爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C. 在高速运动的飞船中的钟走得比地球上的钟快
D. 我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
3. 用相对论的观点判断，下列说法不正确的是
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 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 时，‘‘时间膨胀’’和“长度收缩’’效果可忽略不计
4. 如图所示，假设一根 长的梭镖以光速穿过一根 长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好的描述了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
5. 在一个惯性系中观测，两个事件同地不同时，则在其他惯性系中观测，结果它们
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
6. 某火箭在地面上的长度为 ，发射后它在地面附近高速（约 ）飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法不正确的是
A. 下方地面上的人观察到火箭上的时钟变慢了
B. 下方地面上的人观察到火箭变短了
C. 火箭上的人观察到火箭变短了
D. 火箭上的人看到下方地面上的物体都变短了
7. 某星体以速度 离开地球，其谱线在地球上看来
A. 光谱不变 B. 光谱红移 C. 光谱紫移 D. 光谱压缩
8. 1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的鹿能方程，下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是
A. 若物体能量增大，则它的质量增大
B. 若物体能量增大，则它的质量减小
C. 若核反应过程质量减小，则需吸收能量
D. 若核反应过程尸量增大，则会放出能量
9. 如果宇航员驾驶一艘宇宙飞船，以接近光速的速度朝某一星球飞行，他要是感觉到自己在运动是因为
A. 身体质量在减小
B. 心脏跳动变慢
C. 身体质量在增加
D. 永远不可能由自身的变化知道他是否在运动
10. 对相对论的基本认识，下列说法正确的是
A. 相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B. 爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C. 在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟走得比地球上的快
D. 我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
二、填空题（共4小题；共16分）
11. 磁通量的计算公式 的适用条件是 且磁感线与平面 。若在匀强磁场 中，磁感线与平面不垂直，公式 中的 应为平面在垂直于磁场方向上的 。
12. 甲、乙两人站在地面上时的身高都是 ，甲、乙分别乘坐速度为 和 （ 为光速）的飞船同向运动，如图所示.此时乙观察到甲的身高 ；若甲向乙挥手，动作时间为 ，乙观察到甲的动作时间为 ，则 （均选填“”、“”或“”）。
13. 关于相对论的认识，下列说法正确的是
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.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
D.惯性系就是静止不动的参考系
E.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同
14. 如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光 （选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”），同时他观察到车厢的长度比静止时变 （选填“长”或“短”）了.
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 飞船以 的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了 ，用地面上的钟测量经过了多长时间
16. 在一飞船上测得飞船的长度为 ，高度为 。当飞船以 的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长
17. 一电子以 的速率运动。（电子静止质量 ）问：
（1）电子的总能量是多少
（2）电子经典力学的动能与相对论动能之比是多少
答案
第一部分
1. A
【解析】经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，即只要速度远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为经典力学的公式，故A正确，B、D错误；相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，故C错误。
2. A
【解析】爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系，质量和能量是物体存在的两种形式，质量和能量是不同的概念，B错误。再由相对论的基本原理可知，选项A正确，C、D错误。
3. A
【解析】按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由 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 可知，地面上的人看飞船，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确。
4. D
【解析】“尺缩”效应公式 中的 和 是具有相对性的，到底是管子收缩变短还是梭镖收缩变短，要看观察者所处的参考系。如果观察者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，在某些位置梭镖会完全处在管子内部。然而当观察者和梭镖一起运动时，看到的管子就缩短了，所以在某些位置，可以看到梭镖两端都伸出管子。
5. B
【解析】由“同时”的相对性可知，在其他惯性系中观测，结果可能同时。
6. C
【解析】根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，火箭上的时钟变慢了，故 A 、B正确。火箭上的人与火箭之间没有相对运动，所以此人观察到火箭的长度和时间进程均无变化，故C错误。运动是相对的，火箭上的人看到地面上的物体长度变短了，故D正确。本题选择不正确的，故选C。
7. B
【解析】星体以速度 离开地球时，其谱线远离地球引力场，根据广义相对论的引力红移效应，光线在引力场强的地方频率大，在引力场弱的地方频率小，可得此谱线在地球上看来光谱红移。
8. A
【解析】由 ，若 增大，则 增大；芳 减小，则 减小，故A正确、B错。若 减小，则 减小；若 增大则 增大，故C、D错。
9. D
10. A
【解析】由相对论的基本原理可知，选项A正确。
第二部分
11. 匀强磁场；垂直；投影面积
12. ；
【解析】因飞船速度方向与人站立方向垂直，无相对论效应，所以此时乙观察到甲的身高 .
甲向乙挥手，是以自己为参考系，是不动的，乙看甲挥手，甲在做相对运动，所以 大于 .
13. C
14. 先到达后壁；短
【解析】地面上的观察者以地面为参考系，闪光向前、后传播的速度相对地面是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时间也就晚些，即地面上的观察者认为该闪光先到达后壁.根据长度的相对性可知：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小.
故可以得出观察者观察到车厢的长度比静止时短.
第三部分
15.
【解析】，，由时间膨胀效应，则用地面上的钟测量的时间间隔为 。
16. 观测到飞船的高度和长度分别为 、
【解析】因为长度收缩只发生在运动的方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来高度
设飞船原长为 ，观测到飞船的长度为 ，则根据尺缩效应有
所以观测到飞船的高度和长度分别为 、 。
17. （1）
【解析】由
得 。
（2）
【解析】电子经典力学的动能
电子相对论动能
所以 。
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