高中物理人教版选修3-4 随堂检测第十五章 第1节　相对论的诞生 第2节　时间和空间的相对性 Word版含解析

[随堂检测]
1．(多选)关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是(　　)
A．适用于宏观物体　　　 B．适用于微观物体
C．适用于高速运动的物体 D．适用于低速运动的物体
解析：选AD.由经典力学的局限性可知A、D正确．
2．(多选)如图所示，你站在水平木杆AB的中央附近，并且看到木杆落在地面上时是两端同时着地的，所以，你认为该木杆是平着落到了地面上；若此时飞飞小姐正以接近光速的速度从你前面掠过，她看到B端比A端先落地，因而她认为木杆是向右倾斜着落地的．她的看法是(　　)
A．正确的
B．错误的
C．她应感觉到木杆在朝她运动
D．她应感觉到木杆在远离她运动
解析：选AC.当飞飞小姐掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运动．因此，在你看来同时发生的两个事件，在飞飞小姐看来首先在B端发生．到底在A和B处的两个事件是同时发生，还是在B处先发生？这一问题是没有意义的．因为运动是相对的，对运动的描述取决于选择的参考系．对于你来说木杆是平着下落的，对飞飞小姐来说木杆是向右倾斜着下落的，虽然难以置信，但你和她都是正确的．
3．(多选)用相对论的观点判断，下列说法正确的是(　　)
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，高速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，高速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”效应可忽略不计
解析：选BCD.时间和空间都是相对的，故选项A的说法错误；根据“时间膨胀”和“长度收缩”效应，选项B、C的说法正确；当速度v?c时，1－≈1，所以“时间膨胀”和“长度收缩”效应可忽略不计，故选项D说法正确．
4．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是(　　)
解析：选C.由相对论长度公式l＝l0得，运动方向上的边长变短，垂直运动方向的边长不变．故正确选项为C.
[课时作业] [学生用书P127(单独成册)]
一、单项选择题
1．通常我们把地球和相对地面静止或匀速直线运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的是(　　)
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．以较大速度匀速直线运动的磁悬浮列车
解析：选B.其中A、C、D三项中都是相对地面静止或匀速直线运动的物体，都是惯性参考系，绕地球做匀速圆周运动的飞船相对地球做变速运动，是非惯性系．
2．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c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行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为(　　)
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．c
解析：选D.由狭义相对论的基本假设：光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，可知D正确．
3．有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是(　　)
A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了
B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了
C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了
D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了
解析：选D.时间延缓效应与相对运动的方向无关，静止参考系的时间是固有时间，v为相对运动速度，Δt为观察系中经历的时间，Δt′为被观察的参考系中所经历的时间，也即固有时间．则根据时间延缓效应公式Δt＝＞Δt′可知，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动就变慢了．
4．如图所示：a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb＜vc，则地面的观察者认为走得最慢的钟为(　　)
A．a B．b
C．c D．无法确定
解析：选C.根据公式Δt＝可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由vc＞vb＞va＝0知，在地面的观察者看来c钟走得最慢．
5．假设甲在接近光速的火车上看地面上乙的手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲的手中沿火车前进方向放置的相同的尺，则下列说法正确的是(　　)
A．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大
B．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小
C．乙看到甲的手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大
D．乙看到甲的手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同
解析：选B.由l＝l0可知，运动的观察者观察静止的尺和静止的观察者观察运动的尺时，都发现对方手中的尺比自己手中的变短了，故B正确，A、C、D错误．
6．甲、乙、丙三人各拿着一块完全相同的时钟，某时刻，乙、丙以相同的速度大小沿相反方向离甲而去，甲保持原地不动．下列关于三者的观察结果，正确的是(　　)
A．甲观察：乙、丙的钟都比自己的钟变快了
B．乙观察：丙的钟与自己的钟快慢一样，都比甲的钟快
C．丙观察：甲的钟比自己的钟慢，乙的钟比甲钟还要慢
D．以上观察结果都不对
解析：选C.乙、丙的钟对甲都是“动钟”，比甲的钟都慢，故A错误；丙的钟对乙是“动钟”，丙的钟比乙的钟慢，故B错误；对丙而言，甲、乙的钟都是“动钟”，都比丙的钟慢，由于乙对丙的速度比甲对丙的速度大，则乙的钟更慢，故C正确，D错误．
二、多项选择题
7．在狭义相对论中，下列说法正确的有 (　　)
A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速
B．质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关
C．时间的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关
D．在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中也是同时发生的
解析：选AB.根据狭义相对论，光速是速度的极限值，所以A对；根据狭义相对论，长度、质量、时间间隔都与运动状态有关，且都给出了具体的计算公式，所以B对，C错；同时是相对的，D错．
8．下面说法正确的是(　　)
A．在以c竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大
B．在以c竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小
C．在以c竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c
D．在以c竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c
解析：选CD.根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，即对不同的惯性参考系光速是相同的，因此C、D正确，A、B错误．
9．A、B两架飞机沿一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA＞vB，对于在飞机上人的观察结果，下列说法正确的是(　　)
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飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小
C．两飞机上的人观察到足球场的长度相同
D．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同
解析：选BD.由l＝l0可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，故选项B正确；因为足球场的短轴(宽度)与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同，故选项D正确．
10.如图所示，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．以下叙述中可能正确的是(　　)
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．以上说法都错误
解析：选ABC.如果你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．A、B、C正确，D错误．
三、非选择题
11.如图所示，在地面上M点固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：
(1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？
(2)在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？
解析：(1)因光源离A、B两点等距，光向A、B两点传播速度相等，则光到达A、B两点所需要的时间相等，即在地面参考系中观测，两接收器同时收到光信号．
(2)对于火车参考系来说，光源和A、B两接收器都沿BA方向运动，当光源发出的光向A、B传播时，A和B都沿着BA方向运动了一段距离到达A′和B′，如图所示，所以光到达A′的距离更长，到达B′的距离更短，即在火车参考系中观测，B比A先接收到光信号．
答案：(1)同时接收到光信号　(2)B先接收到光信号
12．长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，一艘宇宙飞船的船身长度为l0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过．
(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？
(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？
解析：(1)观测站测得船身的长度为
l＝l0＝54 m
通过观测站的时间间隔为
Δt＝＝＝2.25×10－7 s.
(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为
法一：Δt＝＝＝3.75×10－7 s.
法二：Δt′＝＝ s＝3.75×10－7 s.
答案：(1)2.25×10－7 s　(2)3.75×10－7 s