上海市海滨高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：新时空观的确立 单元测试题（含解析）

新时空观的确立
1．根据气体吸收谱线的红移现象推算,有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%,即每秒24万千米．下列结论正确的是(　　)
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c
B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上测得它发出的光的速度是c
2．下列说法正确的是( )
A．在经典力学中,物体的质量是不随物体运动状态而改变的
B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性,它只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界
C．相对论的出现否定了经典力学理论
D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型
3．(多选)下列关于经典力学的时空观，正确的是(　　)
A．经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的
B．在经典力学的时空观中，空间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关
C．在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的不变的量值，而与参考系选取无关
D．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关
4．下列说法正确的是( )
A．在经典力学中,物体的质量是不随物体运动状态而改变的
B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性,它只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界
C．相对论的出现否定了经典力学理论
D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型
5．下列说法中正确的是(　　)
A．万有引力可以用狭义相对论作出正确的解释
B．电磁力可以用狭义相对论作出正确的解释
C．狭义相对论是惯性参考系之间的理论
D．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架
6．根据气体吸收谱线的红移现象推算,有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%,即每秒24万千米．下列结论正确的是(　　)
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c
B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上测得它发出的光的速度是c
7．带电π介子静止时的平均寿命是2.6×10－8 s，某加速器射出的带电π介子的速率是2.4×108 m/s，则在实验室中测得这种粒子的平均寿命是________。
8．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0.6c(c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性变化的现象,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________________(选填“快”或“慢”)了．

9．远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？
10．一列火车以速度v匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢顶上的人看见的情况是什么呢？
11．假想在2015年，有一太空船以0.8c的速度飞向“月球太空站”。一科学家在月球上测量运动中的太空船长度为200m，此太空船最后在月球上登陆，此科学家再度测量静止的太空船的长度，测量的结果如何？
12．地球上一观察者看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过,另一飞船B以速度2.0×108 m/s 跟随A飞行．求:
（1）A上的乘客看到B的相对速度;
（2）B上的乘客看到A的相对速度．
13．(1)一列火车以速度v匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢顶上的人看见的情况是什么呢？
(2)远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？
14．如图所示，A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度vB和vC朝同一方向飞行的两枚火箭上，且vB＜vC．地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个时钟走得最快？
15．静止长度为2 m的物体，以0.8c的速度沿长度方向相对某观察者匀速运动时，此观察者测量该物体的长度为多少？若该物体静止时的质量为m0，那么此时它的质量为多少？
参考答案
1．CD
【解析】
根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样．在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c，与光源或观察者的运动无关．所以在类星体上测得它发出的光的速度是c，在地球上上测得它发出的光的速度是c，故CD正确，AB错误．
2．ABD
【解析】
在经典力学中，物体的质量物质的固有属性，不会随运动状态的而改变，故A正确．经典力学理论只适用于宏观的、低速运动的物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，故B正确．相对论和量子力学并没有否定经典力学理论，经典力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形．故C错误．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳-演绎法”是经典力学方法的典型．故D正确．所以ABD正确，C错误．
3．ABCD
【解析】
经典的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关．同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，在不同参考系中观察也是同时发生的，故ABCD均正确.
4．ABD
【解析】
在经典力学中，物体的质量物质的固有属性，不会随运动状态的而改变，故A正确．经典力学理论只适用于宏观的、低速运动的物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，故B正确．相对论和量子力学并没有否定经典力学理论，经典力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形．故C错误．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳-演绎法”是经典力学方法的典型．故D正确．所以ABD正确，C错误．
5．BCD
【解析】ABD、万有引力与电磁力有很多相似之处，万有引力理论可以纳入广义相对论，不能纳入狭义相对论的框架，故A错误，BD正确；
C、狭义相对论是建立在惯性参考系之上的，故C正确。
故选：BCD。
6．CD
【解析】
根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样．在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c，与光源或观察者的运动无关．所以在类星体上测得它发出的光的速度是c，在地球上上测得它发出的光的速度是c，故CD正确，AB错误．
7．4.33×10－8 s
【解析】由得
π介子的平均寿命是
8．2.5s 远小于光速c 慢
【解析】
【详解】
根据题图中数据可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c时，对应时钟的频率为0.4 Hz，则周期为2.5 s．日常生活中，我们无法察觉时钟周期性变化现象是因为运动速度远小于光速c．在高速运行状态下，时钟变慢．
9．3(昼夜)
【解析】
据钟慢效应有，即5＝，解得＝3昼夜．
思路分析：根据公式分析
试题点评：本题考查了时间的相对性
10．车头的灯先亮　
【解析】路基上的人以地面为参考系，光向前向后传播的速度相等，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，向前传播的路程与向后传播的路程相同，由于火车向前运动，所以点光源的到火车的前面的距离小；车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，点光源的到火车的前面的距离小，所以看见车头的灯先亮。
11．333m
【解析】设在月球上测得运动的太空船的长度为l，静止的太空船长度为l0，依据狭义相对论的长度收缩效应有，
所以
12．（1）-1.125×108 m/s（2）1.125×108 m/s
【解析】
试题分析：根据爱因斯坦狭义相对论，运动具有相对性，相对速度的公式为，代入求解即可．
（1）A上乘客看地以的速度向后，在地面看B以的速度向前，
则A上乘客看B的速度为；
（2）B看A则相反为；
13．(1)车头的灯先亮　(2)3(昼夜)
【解析】(1)车头的灯先亮。
(2)因为，所以
Δt＝5(昼夜)，v＝0.8c，
所以 (昼夜)。
14．火箭C上的时钟走得最慢，地面上的钟走得最快
【解析】
如题图所示，地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大．根据公式可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，所以C走的最慢．地面上的钟A的速度v=0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快．
点睛：记住并理解狭义相对论的基本假设和几个基本结论是解决此题的关键，掌握时间的相对性的公式即可．
15．1.2 m
【解析】由相对论长度公式可知此观察者测量该物体的长度：
由相对论质量公式可知物体的质量：