高二物理沪科版选修3-4自我小测：5 新时空观的确立(含解析)

自我小测
1.为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“世界物理年”。

对于爱
因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确
．．．的是()
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δm·c2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
2.1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程，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．若核反应过程质量增大，则会放出能量3.假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲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．甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大
B．甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C．乙看到甲手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大
D．乙看到甲手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同4.A、B两架飞机沿地面上一足球场的长度方向在其上空高速飞过，且v A>v B，在飞机上的人观察结果正确的是() 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宽度比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
5在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是()
A．u＝u′＋v
B．u<u′＋v
C．u>u′＋v
D．以上均不正确
6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10 km/s的速度运动的飞船中的时间会变慢，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10 km/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
7设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的__________倍，粒子运动速度是光速的__________倍。

8根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系如图所示。

由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8c(c 为光速)时，米尺长度大约是__________米。

在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度__________。

9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________。

(填写选项前的字母)
A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c
10一个同学在解释时间延缓效应时这样说：“如果你以0.99c的速度离开时钟时，时钟正好指在12：00，在12：01发出一束光，那么光不可能追上你。

”该同学的理解对吗？
答案
1解析：爱因斯坦认为：物体的能量和质量存在简单的正比关系：E ＝mc 2，即一定的质量和一定的能量相对应，但只有质量亏损所对应的能量才是核能，能够释放出来。

所以D 项错误。

答案：D
2解析：由E ＝mc 2可知，若E 增大，则m 增大；若E 减小，则m 减小。

A 正确，B 错误。

若m 减小，则E 减小；若m 增大，则E 增大。

C 、D 均错误。

答案：A
3解析：由l ＝l 01－v 2c
2可知，运动的观察者观察静止的尺子和静止的观察者观察运动的尺子时，都出现尺缩效应，即都发现对方手中的尺子比自己手中的短，故B 正确，A 、C 、D 错误。

答案：B
4解析：因为当一个惯性系的速度比较大时，根据l ＝l 01－v 2c
2知，沿飞行方向长度减小，而且速度越大，长度越小，故A 、C 均错误；而垂直于运动方向上，宽度是不随速度而变化的，因此B 错误，D 正确。

答案：D
5解析：按照经典时空观，u ＝u′＋v ，实际上，根据相对论速度变换公式：u ＝
u′＋v 1＋u′v c 2，1＋u′v c 2>1，所以严格地来说，应当u<u′＋v ，而经典时空观u ＝u′＋v ，是在u′v c 2时的一种近似，而只有在u′c 与c 2相比较不能忽略时，才能明显地看出u<u′＋v ，故只有B 正确。

答案：B
6解析：按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A 错误；由Δt ＝Δτ
1－v c 2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l ＝l 01－v 2c 2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v c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D 正确。

答案：A
7解析：依据爱因斯坦的质能方程E ＝mc 2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍，则其质量等于其静止质量的k 倍；再由相对论质量公式m ＝m 0
1－v
c 2
得v c ＝k 2－1k 。

答案：k k2－1 k
8解析：由题图可以对应看出，米尺的长度大约为0.6 m，在日常生活中，我们无法观察到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度太小的缘故。

答案：0.6太小
9解析：根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速都不变，D正确。

答案：D
答案：不对。

因为不论在哪个惯性系中观察，光的速度都为c。