同步课时精练（十七）5.2相对论中的神奇时空（后附解析）

同步课时精练（十七）5.2 相对论中的神奇时空（后附解析）
一、单选题
1．关于经典力学的局限性与相对论，下列说法正确的是（　　）
A．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论力学来解决
B．狭义相对论认为物理规律在所有的参照系中具有相同的形式
C．如果火箭的速度达到200km/s，有关速度问题不能用经典力学来处理
D．引力波的直接探测，给广义相对论的实验验证画上了圆满的句号
2．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律并测出引力常量G
B．汽车过拱桥最高点时对桥的压力大于汽车的重力
C．物体受合外力不为零，则动能一定发生变化
D．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度要小
3．根据相对论时空观，下列说法正确的是（　　）
A．在高速行驶的列车上观察路边广告牌高度变小
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的
C．高速运动的子寿命变短
D．绕地球高速飞行飞机上的铯原子钟和地面上的铯原子钟计时没有差异
4．用相对论的观点判断，下列说法错误的是（　　）
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10km/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v c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
5．下列说法正确的是（　　）
A．单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零
B．有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象
C．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
D．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
6．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为(　　)
A．1.7c B．0.1c
C．0.99c D．无法确定
7．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是（ ）
A．这个人身体变高
B．这个人身体变矮
C．这个人身体变胖
D．这个人身体变瘦
8．根据相对论时空观，下列结论正确的是（　　）
A．同时是绝对的
B．“时间间隔”是绝对的
C．物体质量随物体速度变化而变化
D．空间距离是绝对的
9．飞船以0.9c的速度做匀速直线运动（c为光在真空中的传播速度），并向运动的反方向发出电磁波，甲在飞船内，乙在地球上，以下说法符合实际的是（　　）
A．甲、乙观察到飞船内时钟快慢一样
B．发出的电磁波相对于飞船的速度为1.9c
C．乙观察到飞船内桌子的长度比静止时短
D．乙观察到与飞船保持相对静止的桌子做匀加速直线运动
10．在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两中小鸡在车厢前端出生．则（ ）

A．在火车上的人看来，一只小猫先出生
B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生
C．在地面上的人看来，一只小猫先出生
D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生
11．某星际飞船正在遥远的外太空飞行，假如它的速度可以达到0.7c，在地球上观测到其经过8.76×104 h的时间到达某星球，则在飞船上的人看来，其到达此星球需要的时间是（　　）
A．8.76×104 h B．6.26×104 h
C．12.27×104 h D．16.52×104 h
12．如图所示，位于教室中央的光源发出一个闪光，闪光照到了教室的前壁和后壁。教室的长度为10m。 在平行于教室高速运动的太空飞船上的观察者（　　）
A．测得照到前壁的光速度小于c B．观测到飞船上的时间进程比教室快
C．测得教室的长度大于10m D．观察到光先到达后壁
二、多选题
13．在一列相对于地面的速度为（接近光速）的高速行驶的火车上，人以速度沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度变换公式，下列说法正确的是（ ）
A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车的速度之和
B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车的速度之和
C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速
D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速
14．下列说法正确的是（　　）
A．强引力场的作用可使光谱线向红端偏移
B．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的
C．引力场越强的位置，时间进程越快
D．由于太阳引力场的影响，我们可以看到太阳后面的恒星
15．下列说法正确的是（ ）
A．球场上，一小球自由下落触地后，小球上下运动过程做的是简谐振动
B．用竖直轻弹簧连接的小球，在弹性限度内，不计空气阻力，小球上下运动过程做的是简谐振动
C．在同一栋高楼，将一在底层走时准确的摆钟移至高层后，摆钟显示的时间变慢
D．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变快
E．弹簧振子做简谐振动，振动系统的势能与动能之和保持不变
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
解析：A．经典力学适用于宏观、低速物体，因此一般力学问题可以用经典力学来解决，A错误；
B．狭义相对论认为物理规律在所有的惯性参照系中具有相同的形式，B错误；
C．光速为3×108m/s，火箭的速度达到200km/s，3×105m/s相对于光速，仍然属于低速，所以火箭的速度达到200km/s，有关速度问题仍然能用经典力学来处理，C错误；
D．引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”， 引力波的直接探测，给广义相对论的实验验证画上了圆满的句号，D正确。
答案：D。
2．D
解析：A．万有引力常量是卡文迪许测量出来的，故A错误；
B．汽车通过拱桥最高点时，加速度方向竖直向下，处于失重状态，所以车对桥的压力小于汽车的重力，故B错误；
C．物体所受合外力不为零，但若不做功，物体的动能也不会发生变化，故C错误；
D．根据相对论尺缩效应，可知沿自身长度方向高速运动的杆，其长度比静止时的杆长度要小，故D正确。
答案：D。
3．B
解析：A．在高速行驶的列车上观察路边广告牌高度变窄，故A错误；
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，故B正确；
C．根据相对论时空观可知高速运动的子寿命变长，故C错误；
D．根据狭义相对论“时间膨胀”原理可知绕地球高速飞行飞机上的铯原子钟由于高速运动而导致时间变慢，故D错误。
答案：B。
4．A
解析：A．按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，故A错误；
B．由
可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对宇航员静止，时钟准确，故B正确；
C．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，故C正确；
D．当 v c 时，时间变化和长度变化效果可忽略不计，故D正确。
本题选说法错误的，答案：A。
5．B
解析：A．单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误；
B．薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；
C．均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；
D．根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故D错误。
答案：：B。
6．C
解析：若对于低速物体，地面上人看来物体相对于地面的速度应为
0.8c+0.9c=1.7c
由狭义相对论理论可以知道，洛伦兹变换下的相对速度
将题中数值代入公式，可以得到所求解0.99c。
答案：C。
【名师点睛】根据洛伦兹变换下的相对速度公式进行分析，明确物体的速度．
7．D
解析：由公式可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变。
答案：D。
8．C
解析：ABD．相对论时空观认为时间和空间是彼此联系的，与参考系的选择有关，具有相对性，是一个相对的时空观，故ABD错误；
C．相对论认为，物体的质量和物体本身的运动状态有关，速度越大，质量越大，故C正确。
答案：C。
9．C
解析：A．根据狭义相对论的时间膨胀理论，高速运动的时钟比观察者的“静止”时钟走得更慢，因此乙观察到飞船内时钟快慢一些，A错误；
B．根据光速不变原理，在不同的惯性参考系中，光在真空中沿任何方向的传播速度均为c，即发出的电磁波相对于飞船的速度为c，B错误；
C．根据狭义相对论的长度收缩理论，在相对于观察者移动的方向上，物体被测量的长度缩短，则乙观察到飞船内桌子的长度比静止时短，C正确；
D．桌子与飞船保持相对静止，船以0.9c的速度做匀速直线运动，则乙观察到桌子亦以0.9c的速度做匀速直线运动，D错误。
答案：C。
10．C
解析：火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生，故AB错误；地面上的人以地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些．故在地面上的人看来，一只小猫先出生，故C正确，D错误．所以C正确，ABD错误．
11．B
解析：到达此星球需要的时间是
≈6.26×104 h
答案：B。
12．B
解析：AD．根据光速不变原理，测得照到前壁的光速等于c，观察到光同时到达前壁和后壁，AD错误；
C．根据相对论原理，测得教室的长度小于10m，C错误；
B．根据相对论原理，观测到飞船上的时间进程比教室快，B正确。
答案：B。
13．AD
解析：火车的速度为，人相对火车的速度为，地面上的人看到火车上的人相对地面的速度为，由以上分析可知，AD正确，BC错误。
答案：AD。
14．AD
解析：A．强引力场的作用使光的波长变长，频率变低，光谱线向红端偏移，故A正确；
B．光的色散现象是由于光的折射现象引起的，故B错误；
C．引力场越强的位置，时间进程越慢，故C错误；
D．根据广义相对论的结论，因为太阳引力场的影响，使得光线发生弯曲，使我们能够看到太阳后面的恒星，故D正确。
答案：AD。
15．BCE
解析：A．球场上，一小球自由下落触地后，小球上下运动过程所受力为恒力，不满足F=-kx，固做的是简谐振动，选项A错误；
B．用竖直轻弹簧连接的小球，在弹性限度内，不计空气阻力，小球上下运动过程满足F=-kx，做的是简谐振动，选项B正确；
C．根据在同一栋高楼，将一在底层走时准确的摆钟移至高层后，由于g变小，则摆钟显示的时间变慢，选项C正确；
D．根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性，可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，选项D错误；
E．弹簧振子做简谐振动，弹簧的弹性势能和动能相互转化，振动系统的势能与动能之和保持不变，选项E正确。
答案：BCE。
答案第1页，共2页
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