相对论练习题

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相对论基础练习与答案

7相对论基础练习与答案(总4页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第七次狭义相对论基础一、选择题：1. 通常某惯性系中同时．．、异地．．发生的两个事件，在其它惯性系中： [ ] A ．可能仍为同时，但不可能同地； B ．可能同时，也可能同地； C ．不可能同时，可能同地； D ．不可能同时，也不可能同地。

2. 在狭义相对论中，下列说法哪个是错误．．的 [ ] A ．一切运动物体的速度都不可能大于真空中的光速； B ．时间、长度、质量都是随观察者的相对运动而改变的；C ．在某个惯性系中是同时同地的两个事件，则在所有其它惯性系中也一定是同时同地的事件；D ．有一时钟，在一个与它相对运动的观察者看来，比一个与它相对静止的观察者看来要走的快一些。

3. 宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，在某一时刻，飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一光信号，经t ∆（飞船上的钟）时间后，被尾部的接收器收到，由此可知飞船的固有长度： [ ]A ．t c ∆B ．t v ∆C ．2)/(1c v t v -∆D ．2)/(1c v t c -∆4. 一刚性直尺固定在K ′系中，它与X ′轴正向夹角 45='α，在相对K ′系以速度u 沿X ′轴作匀速直线运动的K 系中，测得尺与X 轴正向夹角为： [ ] A ． 45>α B ． 45<α C ． 45=α D ．若u 沿X 轴正向，则 45>α；若u 沿X 轴负向，则 45<α5. 两个静质量均为0m 的粒子，分别以相同的速率v 、沿同一直线相向．．运动，相碰后，合在一起成为一个粒子，则其质量为： [ ]A ．02mB ．20)/(12c v m -C ．20)/(12c v m - D ．20)/(12c v m -6. 在惯性系K 中测得某地发生两事件的时间间隔为4 s ，若在相对K 系作匀速直线运动的K ′系中测得两事件的时间间隔为5 s ，则K ′相对K 的运动速率是：[ ]A ．4/5cB ．5/cC ．5/2cD ．5/3c7. 如图所示，在惯性系S 中测得刚性杆1、2的质量m ，长度L 完全相同。

高二物理相对论练习题(有答案)

相对论的诞生时间和空间的相对性狭义相对论的其他结论1、下列各选项中,不属于狭义相对论内容的是( )A.光子的能量与光的频率成正比B.物体的质量随着其运动速度的增大而增大C.在不同的惯性参考系中,时间间隔具有相对性D.在不同的惯性参考系中,长度具有相对性2、下列说法正确的是( )A.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的B.在真空中,若光源向着观察者以速度v运动,则光相对于观察者的速度为c vC.不管光源相对观察者做什么样的运动,光相对观察者的速度为定值D.狭义相对论认为不同惯性参考系中,物理规律不一定相同3、如图所示,一根10m长的梭镖以相对论速度穿过一根10m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的,下列关于梭镖穿过管子的叙述正确的是( )A.观察者一定看到梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它B.观察者一定看到管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来C.观察者一定看到两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖D.与观察者的运动情况有关,观察者看到的一切都是相对的,依赖于所选参考系4、如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行,如图所示。

下列说法正确的是( )A.你根据你的质量在增加发觉自己在运动B.你根据你的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动C.你根据你在变小发觉自己在运动D.你永远不能由自身的变化知道你的速度5、假设太空爱好者乘飞船到距离地球10光年的星球上去,若该爱好者欲将行程缩短4光年。

则飞船相对于地球的飞行速度为( )A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c6、一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车,都被加速到接近光速,在我们的静止参考系中进行测量,下列说法正确的是( )A.摩托车的质量增大B.有轨电车的质量增大C.摩托车和有轨电车的质量都增大D.摩托车和有轨电车的质量都不增大7、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中的所有物理过程都变快了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中的所有物理过程都变慢了8、能用来计时的钟表有多种,如图所示,从左到右依次为沙漏计时仪器、电子表、机械表、生物钟。

相对论习题及答案解析

第十四章相对论一、思考题 1.你你能说明经典力学的相对性原理与狭义相对论的相对性原理之间的异同吗？ 2.假设光子在某惯性系中的速度等于 c ，那么是否存在这样一个惯性系，光子在这个惯性系中的速度不等于 c？ 3.在宇宙飞船上，有人拿着一个立方体形物体，若飞船以接近光速的速度背离地球飞行，分别从地球上和飞船上观察此物体，他们观察到物体的形状是一样吗？ 4.两个观察者分别处于惯性系 S 和惯性系 S ′ 内，在这两个惯性系中各有一根分别与 S 和 S ′ 系相对静止的米尺，而且两米尺均沿 xx ′ 轴放置，这两个观察者从测量中发现，在另一个惯性系中的米尺总比自己惯性系中的米尺要短些，你怎样看待这个问题呢？ 5.一民航客机以 200km.h -1 的平均速度相对地面飞行，机上的乘客下机后，是否需要因时间延缓而对手表进行修正呢？
2
[
]
2
与 X 轴正向夹角 θ 为
θ = arctan
⎛ ∆y tgθ ′ = arctan⎜ ⎜ 2 2 ∆x ⎝ 1−u / c
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
3.一观测者测得运动着的米尺长 0.5m ，问此米尺以多大的速度接近观测者？解：由相对论长度缩短关系 L = L0 1 − (v / c ) 得到
2 2
⎡ ⎤ 1 1 2 −13 3 Aab = m0 c 2 ⎢ − ⎥ = 4.7946m0 c = 3.93×10 J ≈ 2.46 ×10 Kev 2 2 1 − 0.9 ⎦ ⎣ 1 − 0.99
12. 在什么速度下粒子的动量是其非相对论动量的两倍？在什么速度下粒子的动能等于它的静止能量？解(1) 由相对论动量公式
代入原方程中，得到
( x − ut ) 2 + y2 = a2 2 1− β

大学物理相对论练习题及答案

大学物理相对论练习题及答案一、选择题1. 相对论的基本假设是：A. 电磁场是有质量的B. 速度光速不变C. 空间和时间是绝对的D. 物体的质量是不变的答案：B2. 相对论中，当物体的速度接近光速时，它的质量会：A. 减小B. 增大C. 不变D. 可能增大或减小答案：B3. 太阳半径为6.96×10^8米，光速为3×10^8米/秒。

如果一个人以0.99光速的速度环绕太阳一圈，他大约需要多长时间（取π≈3.14）：A. 37分钟B. 1小时24分钟C. 8小时10分钟D. 24小时答案：B4. 相对论中的洛伦兹收缩效应指的是：A. 时间在运动方向上变慢B. 物体的长度在运动方向上缩短C. 质量增加D. 光速不变答案：B5. 相对论中的时间膨胀指的是：A. 时间在运动方向上变慢B. 物体的长度在运动方向上缩短C. 质量增加D. 光速不变答案：A二、填空题1. 物体的质量与运动速度之间的关系可以用___公式来表示。

答案：爱因斯坦的质能方程 E=mc^2.2. 相对论中，时间膨胀和洛伦兹收缩的效应与___有关。

答案：物体的运动速度.3. 光速在真空中的数值约为___，通常记作c。

答案：3×10^8米/秒.4. 相对论中，当物体的速度超过光速时，其相对质量会无限___。

答案：增大.5. 狭义相对论是由___发展起来的。

答案：爱因斯坦.三、简答题1. 请简要解释狭义相对论的基本原理及其对物理学的影响。

狭义相对论的基本原理是光速不变原理，即光速在任何参考系中都保持不变。

它推翻了经典牛顿力学中对于时间和空间的绝对性假设，提出了时间膨胀和洛伦兹收缩的效应。

狭义相对论在物理学中的影响非常深远，它解释了电磁现象、粒子物理现象等方面的问题，为后续的广义相对论和量子力学提供了理论基础。

2. 请解释相对论中的时间膨胀和洛伦兹收缩效应。

时间膨胀效应指的是当物体具有运动速度时，其所经历的时间相对于静止状态下的时间会变得更长。

高二物理竞赛课件：相对论习题

相对论习题课件
一、选择题
1 下列说法哪种(些)正确: (A) 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空的光速. (B) 质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变. (C) 在一切惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其它惯性系中也同时发生.
(D) 惯性系中的观察者观察一个对它作匀速相对运动的时钟时，会看到该钟走慢了.
t t t 1 0.62 5 0.8s 4s
L 1L
1
u2 c2
L
0.6 90
54m
解二：飞船系中 x 90 t 90 c
地球系中
x x ut 1 90 0.8c 90 270 m
1 0.82
c
解三：设飞船系为S系，地球系为S 系，
S 相对S以-0.8c运动，地球系中
x x ut 1 90 (0.8c) 90 270 m
（2）_____________________________ 。狭义相对论时空观认为：时空与 ____________是不可分割的；对不同的惯性系而言，长度与时间的测量是 ________的，在运动方向上将出现长度 ________和时间________。
• 1．物理定律对所有惯性系都是一样的，即所有惯性系对一切物理定律等价；
• 在所有惯性系中，真空中的光速相同，且与光源运动无关；
• 运动相对缩短延缓
2. 介子是不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是 2.6108s ，如果它相对实验室以 0.8c 的速度运动，那么实验室坐标系中测得的介子的寿命是___________s。
4.33 10 ) 2 c (D) 1 c
3
3

相对论习题

(A) c t
(B) t
(C) c t 1 / c
( D) c t 1 / c
2
2
[A]
20
例.观测者甲和乙分别静止于两个惯性参照系K和K 中，甲测得在同一地点发生的两个事件间隔为4s，而乙测得这两个事件的时间间隔为5s，求：K 相对于K的运动速度。解:因两个事件在 K 系中同一地点发生，则根据时钟变慢公式，有
例：设想一飞船以 0.80c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿速度方向抛出一物体，物体相对飞船速度为0.90c。问：从地面上看，物体速度多大？解：选飞船参考系为S系选地面参考系为S系
S
0.90c
S u
x
x
u 0.80c x
x x u
u 1 2 x c
15
3 2 ( H) ( 例已知一个氚核 1 和一个氘核 1H)可聚变 1 4 成一氦核 2 H e , 并产生一个中子 0 n , 试问这个核聚
变中有多少能量被释放出来 .
解核聚变反应式
2 3 4 1 1 H 1 H 2 He 0 n
2 2 m0c ( 1H) 1875.628MeV 2 3 m0c ( 1H) 2808.944MeV 2 4 m0c ( 2 He) 3727.409MeV 2 1 m0c (0 n ) 939.573MeV
2
2
1
c2
c ux
2
2
c
ux 2
c 2 ux 2 1 2
c ux
c2
2
c2
2u x c 2 2u x 2

2024高考物理相对论基础习题集及答案

2024高考物理相对论基础习题集及答案一、选择题1. 相对论的提出是基于下列哪个实验事实？A. 光的传播速度是恒定的B. 物体的质量与速度无关C. 质量与能量的转化关系D. 质量对时间的影响2. 相对论中的洛伦兹变换用于描述什么？A. 物体在运动过程中的能量变化B. 速度趋近于光速时的时间变化C. 光在不同参考系中的传播速度D. 物体速度相对于观察者的变化3. 根据爱因斯坦的相对论，下列哪个命题是正确的？A. 时间是绝对恒定的B. 物体的质量越大，速度越大C. 光在真空中的速度是恒定的D. 空间的长度会随时间变化4. 在相对论中，同时性是相对的概念，这意味着什么？A. 不同参考系中的事件发生时间可能不同B. 运动物体会比静止物体时间快C. 光的速度与参考系无关D. 远离观察者的物体速度越快5. 根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，我们可以得出什么结论？A. 能量与速度成反比B. 质量与能量之间存在等效关系C. 能量可以转化为质量D. 质量可以转化为能量二、填空题1. 爱因斯坦的相对论是基于对光速不变的观察而提出的。

2. 相对论中的洛伦兹变换可以描述运动物体的时空坐标变换。

3. 根据相对论，光的速度在任何参考系中都是恒定的。

4. 相对论中的同时性是相对的，不同参考系中的事件发生时间可能有差异。

5. 爱因斯坦的质能方程E=mc^2描述了质量与能量之间的等效关系。

三、解答题1. 请简要说明相对论的基本概念和原理。

相对论是由爱因斯坦在20世纪初提出的一种物理理论，它主要包括狭义相对论和广义相对论两个部分。

狭义相对论是基于光速不变原理提出的，它指出光的传播速度在任何惯性参考系中都是恒定的。

根据狭义相对论，物体的质量会增加、长度会收缩、时间会变慢等效应将随着物体的速度接近光速而变得显著。

狭义相对论还引入了洛伦兹变换来描述时空坐标的变换。

广义相对论是在狭义相对论的基础上发展起来的，它建立在等效原理的基础上。

广义相对论认为，物体的引力与其所在区域的时空弯曲有关，而不仅仅是质量的作用。

相对论例题

狭义相对论一、选择题1．宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过∆t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速)(A) c ·∆t (B) v ·∆t(C) 2)/(1c tc v -⋅∆(D) 2)/(1c t c v -⋅⋅∆ ［］2．一火箭的固有长度为L ，相对于地面作匀速直线运动的速度为v 1，火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为v 2的子弹．在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是：(c 表示真空中光速)(A) 21v v +L ． (B) 2v L ． (C) 12v v -L ． (D) 211)/(1c L v v - ．［］3．有下列几种说法：(1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的．(2) 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关．(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同．若问其中哪些说法是正确的, 答案是(A) 只有(1)、(2)是正确的．(B) 只有(1)、(3)是正确的．(C) 只有(2)、(3)是正确的．(D) 三种说法都是正确的．［］4．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的？(1) 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．(2) 质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．(3) 在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．(4)惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些．(A) (1)，(3)，(4)． (B) (1)，(2)，(4)．(C) (1)，(2)，(3)． (D) (2)，(3)，(4)．［］5．在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s ，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s ，则乙相对于甲的运动速度是(c 表示真空中光速)(A) (4/5) c ． (B) (3/5) c ．(C) (2/5) c ． (D) (1/5) c ．［］6．一宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行．如果宇航员希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的火箭相对于地球的速度应是：(c 表示真空中光速)(A) v = (1/2) c ． (B) v = (3/5) c ．(C) v = (4/5) c ． (D) v = (9/10) c ．［］7．K 系与K ＇系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K ＇系相对于K 系沿Ox 轴正方向匀速运动．一根刚性尺静止在K ＇系中，与O 'x '轴成 30°角．今在K 系中观测得该尺与Ox轴成 45°角，则K ＇系相对于K 系的速度是：(A) (2/3)c ． (B) (1/3)c ．(C) (2/3)1/2c ． (D) (1/3)1/2c ．［］8．(1)对某观察者来说，发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件，对于相对该惯性系作匀速直线运动的其它惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生？(2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，它们在其它惯性系中是否同时发生？关于上述两个问题的正确答案是：(A) (1)同时，(2)不同时．(B) (1)不同时，(2)同时．(C) (1)同时，(2)同时．(D) (1)不同时，(2)不同时．［］9．有一直尺固定在K ′系中，它与Ox ′轴的夹角θ′＝45°，如果K ′系以匀速度沿Ox方向相对于K 系运动，K 系中观察者测得该尺与Ox 轴的夹角(A) 大于45°． (B) 小于45°． (C) 等于45°．(D) 当K ′系沿Ox 正向运动时大于45°，当K ′系沿Ox 负向运动时小于45°．［］10．边长为a 的正方形薄板静止于惯性系K 的Oxy 平面内，且两边分别与x ，y 轴平行．今有惯性系K ＇以 0.8c （c 为真空中光速）的速度相对于K 系沿x 轴作匀速直线运动，则从K ＇系测得薄板的面积为(A) 0.6a 2． (B) 0.8 a 2．(C) a 2． (D) a 2／0.6 ．［］11．一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长为a ，宽为b ，质量为m 0．由此可算出其面积密度为m 0 /ab ．假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度v 作匀速直线运动，此时再测算该矩形薄板的面积密度则为(A) ab c m 20)/(1v - (B) 20)/(1c ab m v - (C) ])/(1[20c ab m v - (D) 2/320])/(1[c ab m v - ［］12．关于同时性的以下结论中，正确的是(A) 在一惯性系同时发生的两个事件，在另一惯性系一定不同时发生．(B) 在一惯性系不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系一定同时发生．(C) 在一惯性系同一地点同时发生的两个事件，在另一惯性系一定同时发生．(D) 在一惯性系不同地点不同时发生的两事件，在另一惯性系一定不同时发生．［］13．两个惯性系S 和S ′，沿x (x ′)轴方向作匀速相对运动. 设在S ′系中某点先后发生两个事件，用静止于该系的钟测出两事件的时间间隔为τ0 ，而用固定在S 系的钟测出这两个事件的时间间隔为τ ．又在S ′系x ′轴上放置一静止于是该系．长度为l 0的细杆，从S 系测得此杆的长度为l, 则(A) τ < τ0；l < l 0． (B) τ < τ0；l > l 0．(C) τ > τ0；l > l 0． (D) τ > τ0；l < l 0．［］14．设某微观粒子的总能量是它的静止能量的K 倍，则其运动速度的大小为(以c 表示真空中的光速)(A) 1-K c ． (B) 21K Kc -． (C) 12-K K c ． (D) )2(1++K K K c ．［］15．某核电站年发电量为 100亿度，它等于36×1015 J 的能量，如果这是由核材料的全部静止能转化产生的，则需要消耗的核材料的质量为(A) 0.4 kg ． (B) 0.8 kg ．(C) (1/12)×107 kg ． (D) 12×107 kg ．［］16．根据相对论力学，动能为0.25 MeV 的电子，其运动速度约等于(A) 0.1c (B) 0.5 c(C) 0.75 c (D) 0.85 c ［］(c 表示真空中的光速，电子的静能m 0c 2 = 0.51 MeV)17．一个电子运动速度v = 0.99c ，它的动能是：(电子的静止能量为0.51 MeV)(A) 4.0MeV ． (B) 3.5 MeV ．(C) 3.1 MeV ． (D) 2.5 MeV ．［］18．质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的4倍时，其质量为静止质量的(A) 4倍． (B) 5倍． (C) 6倍． (D) 8倍．［］19．α 粒子在加速器中被加速，当其质量为静止质量的3倍时，其动能为静止能量的(A) 2倍． (B) 3倍． (C) 4倍． (D) 5倍．［］20．把一个静止质量为m 0的粒子，由静止加速到=v 0.6c (c 为真空中光速）需作的功等于(A) 0.18m 0c 2． (B) 0.25 m 0c 2．(C) 0.36m 0c 2． (D) 1.25 m 0c 2．［］21．已知电子的静能为0.51 MeV ，若电子的动能为0.25 MeV ，则它所增加的质量∆m 与静止质量m 0的比值近似为(A) 0.1 ． (B) 0.2 ． (C) 0.5 ． (D) 0.9 ．［］22．令电子的速率为v ，则电子的动能E K 对于比值v / c 的图线可用下列图中哪一个图表示？（c 表示真空中光速）［］二、填空题1．狭义相对论的两条基本原理中，相对性原理说的是_________________ _______________________________________________________________；光速不变原理说的是_______________________________________________ ________________________．2．已知惯性系S ＇相对于惯性系S 系以 0.5 c 的匀速度沿x 轴的负方向运动，若从S ＇系的坐标原点O ＇沿x 轴正方向发出一光波，则S 系中测得此光波在真空中的波速为____________________________________．3．以速度v 相对于地球作匀速直线运动的恒星所发射的光子，其相对于地球的速度的大小为______．4．有一速度为u 的宇宙飞船沿x 轴正方向飞行，飞船头尾各有一个脉冲光源在工作，处于船尾的观察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________；处于船头的观察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________．5．当惯性系S 和S ′的坐标原点O 和O ′重合时，有一点光源从坐标原点发出一光脉冲，在S 系中经过一段时间t 后（在S ′系中经过时间t ′），此光脉冲的球面方程（用直角坐标系）分别为：S 系___________________________________________；S ′系_________________________________________．6。

高中物理相对论简介练习题(含解析)

高中物理相对论简介练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．下列说法中正确的是（）A．牛顿测出了引力常量，他被称为“称量地球质量”第一人B．相对论时空观认为物体的长度会因物体的速度不同而不同C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同D．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点2．2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对物理学的贡献。

爱因斯坦对物理学的贡献之一是（）A．建立“电磁场理论”B．创立“相对论”C．发现“能量守恒定律”D．发现“万有引力定律”3．下列说法不符合相对论的观点的是（）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．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小C．相对论认为时间和空间与物体的运动状态有关D．当物体运动的速度v远小于c时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计4．相对论已成为迄今人们认知并描述高速世界的最好理论工具。

创建相对论的科学家是（）A．牛顿B．伽利略C．开普勒D．爱因斯坦5．如图所示，地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁，乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的火箭沿AB方向飞行，两观察者身边各有一个事先在地面校准了的相同的时钟，下列对相关现象的描述中，正确的是（）A．甲测得的光速为c，乙测得的光速为c vB．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了C．甲测得的AB间的距离小于乙测得的AB间的距离D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为B先接收到闪光6．1905年到1915年，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。

狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。

相对论习题

一、选择题
相对论习题
1、宇宙飞船相对于地面以速度v作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过Δt （飞船上的钟）时间后，被尾部的接受器收到，则由此可知飞船的固有长度为（c表示真空中光速）[ A ]
A) B) C) C)
c t v t
c t 2 1 (v / c )
二、填空题
1、一火箭的固有长度为L ，相对于地面作匀速直线运动的速度为v1 ，火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为v2 的子弹．在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是 __________________。 L / v2
2、一宇宙飞船相对地球以0.8c (c表示真空中光速）的速度飞行．一光脉冲从船尾传到船头，飞船上的观察者测得飞船长为90m，地球上的观察者测得光脉冲从船尾发出和到达船头两个事件的空间间隔为_________ m. 270 3、一个电子和一个正电子相碰，转化为电磁辐射（这一过程叫做正负电子湮灭）。正、负电子的质量皆为9.11×10-31 kg，设恰在湮灭前两电子是静止的，则电磁辐射的总能量E=
2 c 3
D)
1 c 3
3、一宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行，如果宇航员希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的火箭相对于地球的速度应该是[ C ]
1 A) v c 2
3 B) v c 5
4 C) v c 5
9 D) v c 10
4、一物体由于运动速度的加快而使其质量增加了10%，则此物体在其运动方向上的长度缩短了[ D ] A) 10% B) 90% C) 10/11 D) 1/11
7、为了解决伽利略相对性原理与电磁规律之间的矛盾, 爱因斯坦提出了两条新的假设, 它们是下列哪两条( A ) (1) 光速不变原理 (2) 相对性原理 (3) 同时性的相对性原理 (4) 长度收缩原理 A、 (1) (2) B、(2) (3) C、 (3) (4) D、 (1) (4)

相对论习题

2 B
2
∴V 2 = P 2 / M 2 = 3c2 / 4 B
M0 = 4m0
�
Ek = mc mec = mec
2 2
2
E = E +c P
2 2 0 2
2
P = 3m0c
(三)计算题三计算题
1.火箭相对于地球上的静止观察者以速度火箭相对于地球上的静止观察者以速度v=0.99c 火箭相对于地球上的静止观察者以速度运动.试求:相对于静止的观察者而言, 运动.试求:相对于静止的观察者而言,火箭中物体的线度(沿运动方向) 物体的线度(沿运动方向)和物质的密度如何变如果按照随火箭一起运动的钟随火箭一起运动的钟, 化?如果按照随火箭一起运动的钟,时间过了一按照静观察者的钟,过了多少时间过了多少时间? 年,问:按照静观察者的钟过了多少时间?
A. v=(1/2)c; C. v=(4/5)c;
B. v=(3/5)c; D. v=(9/10)c.
6. α粒子在加速器中被加速,当其质量为静粒子在加速器中被加速, 止质量的3 其动能为静止能量的( 止质量的 3 倍 , 其动能为静止能量的 ( ) A.2倍 B.3倍 C.4倍 D.5倍
(二)填空题二填空题 1. 有一速度为的宇宙飞船沿轴正方向飞行, 飞行 , 飞船头尾各有一个脉冲光源在工 c 作,处于船尾的观察者测得船头光源 c 发出得光脉冲的传播速度大小为 _____, 2.观察者测得运动棒的长度是它静止观察者测得运动棒的长度是它静止处于船头的观察者测得船尾光源发出长度的一半,则棒相对观察者运动的速长度的一半, 得光脉冲的传播速度大小为_____. 得光脉冲的传播速度大小为度是_____ 度是 3c / 2 .
解:能量守恒能量守恒: 2 2 2 m0c + m0c + Ek = Mc

高中物理奥林匹克竞赛专题---相对论习题及答案

第十六章相对论题16.1：设'S 系以速率v = 0.60c 相对于S 系沿'xx 轴运动，且在t ='t = 0时，0'==x x 。

（1）若有一事件，在 S 系中发生于t = 2.0×10－7 s ，x = 50 m 处，该事件在 'S 系中发生于何时刻？（2）如有另一事件发生于 S 系中 t = 3.0×10－7 s ，x = 10 m 处，在 S ′系中测得这两个事件的时间间隔为多少？题16.1解：（1）由洛伦兹变换可得S ′系的观察者测得第一事件发生的时刻为（2）同理，第二个事件发生的时刻为所以，在S ′系中两事件的时间间隔为题16.2：设有两个参考系S 和S ′，它们的原点在t = 0和t ′ = 0时重合在一起。

有一事件，在 S ′系中发生在 t ′ = 8.0×10-8 s ，x ′ = 60 m ，y ′ = 0，z ′ = 0处，若S ′系相对于S 系以速率v = 0.6c 沿xx ′轴运动，问该事件在S 系中的时空坐标各为多少？题16.2解：由洛伦兹逆变换得该事件在S 系的时空坐标分别为题16.3：一列火车长 0.30 km （火车上观察者测得），以 100 km/h 的速度行驶，地面上观察者发现有两个闪电同时击中火车的前后两端。

问火车上的观察者测得两闪电击中火车前后两端的时间间隔为多少？题16.3解：设地面为S 系，火车为S ′系，把闪电击中火车前后端视为两个事件（即两组不同的时空坐标）。

由洛伦兹变换可得两事件时间间隔为221221212/1)''()''(cv x x c v t t t t --+-=-（1） 221221212/1)()(''cv x x c v t t t t ----=-（2）利用这两式都可以得到结果。

解法1：由题意闪电在S 系中的时间间隔∆t = t 2 - t 1 = 0。

相对论练习题

相对论练习题相对论是物理学中的一项基本理论，由爱因斯坦在20世纪初提出。

它涉及到物体相对于其他物体的运动，包括速度、时间和空间的相对性。

为了更好地理解相对论的概念和应用，下面将介绍一些相对论练习题，帮助读者巩固对相对论的理解和运用。

1. 高速飞行的飞船假设有一艘飞船以0.8倍光速向东飞行，同时一个观察者以0.6倍光速向西飞行。

求飞船相对于观察者的速度。

解答：根据相对论的速度相加公式，两者速度相对于光速的比值为(0.8 + 0.6)/(1 + 0.8 × 0.6) ≈ 0.926，所以飞船相对于观察者的速度约为0.926倍光速。

2. 时间的相对性有两个人，分别在地球和飞船上。

他们相遇时地球上的人已经过去了1年，而飞船上的人只过去了6个月。

求飞船的速度。

解答：根据相对论的时间膨胀公式，地球上的时间与飞船上的时间的比值为1/0.5 = 2，所以飞船的速度为2倍光速。

3. 空间的相对性假设一个铁球以0.9倍光速飞行，对于静止的观察者来说，球的长度为1米。

求铁球飞行过程中的长度。

解答：根据相对论的长度收缩公式，对于铁球来说，其长度的比值为√(1 - 0.9^2) ≈ 0.438，所以铁球飞行过程中的长度约为0.438米。

4. 质量的相对性有一个质量为1吨的物体以0.99倍光速飞行，求其相对质量。

解答：根据相对论的质量增加公式，对于该物体来说，其相对质量的比值为1/√(1 - 0.99^2) ≈ 7.1，所以其相对质量约为7.1吨。

5. 惯性质量和重力质量的等价性根据等效原理，惯性质量和重力质量是相等的。

请解释这一原理在相对论中的意义。

解答：等效原理在相对论中的意义在于将物体的运动和引力统一到了同一个框架下。

根据相对论的理论，重力可以解释为物体在时空中的弯曲效应，而惯性质量则决定了物体对外力的反应。

因此，等效原理表明引力是由时空弯曲而产生的效应，而不再是一个独立的力。

这一原理的发现彻底改变了对万有引力的理解，为研究宇宙、黑洞等提供了重要的理论基础。

相对论习题(附答案)

1.狭义相对论得两个基本假设分别就是—--————--———--与—————-——-————-.2.在S系中观察到两个事件同时发生在x轴上,其间距离就是1m。

在S´系中观察这两个事件之间得距离就是2m.则在S´系中这两个事件得时间间隔就是—-。

—-——————-———3.宇宙飞船相对于地面以速度ｖ做匀速直线飞行，某一时刻飞船头部得宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过Δt（飞船上得钟)时间后，被尾部得接受器收到,真空中光速用ｃ表示，则飞船得固有长度为--—————————--—。

4.一宇航员要到离地球为5 光年得星球去旅行，如果宇航员希望把这路程缩短为 3 光年,真空中光速用c表示,则她所乘得火箭相对地球得速度应就是-—--—-。

—-—————-5.在某地发生两件事,静止位于该地得甲测得时间间隔为4s,若相对甲做匀速直线运动得乙测得时间间隔为5s，真空中光速用ｃ表示,则乙相对于甲得运动速.度就是——-————--——6.一宇宙飞船相对地球以０、８c（c表示真空中光速)得速度飞行。

一光脉冲从船尾传到船头,飞船上得观察者测得飞船长为9０ｍ，地球上得观察者测得光脉冲从船尾发出与到达船头两个事件得空间间隔为-。

————-————-—-—7.两个惯性系中得观察者O与O´以０、6c（c为真空中光速)得相对速度互相接近，如果O测得两者得初距离就是２0ｍ，则Ｏ´测得两者经过时间间隔Δt´＝————————-———-—后相遇.8.π+介子就是不稳定得粒子，在它自己得参照系中测得平均寿命就是2、6×10—8s, 如果它相对实验室以０、8c(c为真空中光速)得速度运动，那么实。

验室坐标系中测得得π＋介子得寿命就是—-———-———-————9.c表示真空中光速，电子得静能m oｃ2＝０、5 MeV,则根据相对论动力学，.动能为1/4 Mev得电子,其运动速度约等于——————---————-10.α粒子在加速器中被加速,当其质量为静止质量得5倍时,其动能为静止能量得倍———-————-————-1１、在S系中观察到两个事件同时发生在ｘ轴上，其间距就是1０００m。

相对论练习题

1. 叙述狭义相对论的两个基本假设？2. 回答经典时空观和侠义相对论时空观.3. 已知惯性系S '相对于惯性系S 以c 5.0的速度沿x 轴的负方向运动，若从S '系的坐标原点O '沿x 轴正方向发出一光波，则S 系中测得此光波在真空中的波速为4．在某地发生两事件，与该处相对静止的甲测得时间间隔为4s ，若相对甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5s ，则乙相对于甲的运动速度是5. 星球离地球为5光年的距离，如果宇航员希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的火箭相对于地球的速度应是6. 一物体的速度使其质量增加了10℅，试问此物体在运动方向上缩短了百分之多少？7．把一静止质量为0m 的粒子，由静止加速到0.6c （c 为真空中光速），需要作的功是多少？8．观察者甲以0.8c (c 为真空中光速) 相对于静止的观察者乙运动。

若甲携带一长度为l 、截面积为S 、质量为m 的棒，这根棒安放在运动方向上，则甲测得此棒的密度为；乙测得此棒的密度为。

9. 设电子的静止质量为0m ，将一个电子从静止加速到速率为0.6c （c 为真空中光速），需做功。

在速度=v 的情况下电子的动能等于它的静止能量。

10. 在参考系S 中，有两个静止质量都是0m 的粒子以相同的速率v 沿同一直线相向运动，碰撞后一起生成一个新的粒子，则新生成粒子的质量为11. 正立方体均匀物质静止时的体积为0V ，密度为0ρ，当它以匀速度v 运动时，体积为=V ；密度为=ρ 。

12. （3分）设有两个静止质量均为0m 的粒子，以大小相等、方向相反的速度v 相撞，合成一个复合粒子，则该复合粒子的静止质量=0M ，运动速度= 。

13. 什么情况下测量的是事件过程的原时？什么情况下测量的空间间隔是原长？14. 用洛伦兹变换改造牛顿力学时要遵循哪两个原则？。

大学物理相对论习题

(A) m 0 1 (v/c )2 . ab
(B)
m0
.
a b 1 (v/c )2
(C)
m0 a b[1 (v/c
)2
. ]
(D)
m0
.
a b[1 (v/c )2 ]3 /2
[ C ]3
4.某核电站年发电量为 100亿度，它等于 36 ×1015J 的能量，如果这是由核材料的全
部静止能转化产生的，则需要消耗的材料的质量为:
因两个事件在 K 系中同一点发生,
x1 x2,则
t2 't1 '
t2 t1 1 (v / c)2
解得 v [1 (t2 t1 )2 /(t2 't1' )2 ]1/2 c
(3 / 5)c 1.8 10 8 m/s
15
(2)
x1'
x1 vt1 , 1 (v / c)2
x2'
x 2 vt 2 1 (v / c)2
有一根静止的刚性尺，测得它与 ox’ 轴成
30° 角，与 ox 轴成 45 °角，则v应为：
(A) 2c/3
(B) c/3
(C) (2/3)1/2c
(D) (1/3)1/3c
[C] 7
8.观察者甲、乙，分别静止在惯性系 S、 S’
中， S’ 相对 S 以 u 运动， S’ 中一个固定光源发出一束光与 u 同向
解:设 K’ 相对与 K 运动的速度为 v 沿x(x’ )轴方向，则根据洛仑磁变换公式,有
t' t vx / c2 , 1 (v / c)2
x' x vt 1 (v / c)2
14
(1)
t1'

相对论练习题

例题1 在惯性系S中观测到相距x=5×106m的两点间相隔t=10-2s发生了两事件，而在相对于S系沿x轴方向匀速运动的惯性系S中观测到这两事件却是同时发生的。试计算在S系中发生这两事件的地点间的距离x 是多少？解：： S
S ：
解得: u=0.6c
能否用长度收缩公式？可以,由于S系中两事件是同时发生的。
S : 解得：u=2.24×108(m/s)
=6.71×108(m)
例题3 一宇宙飞船相对地球以0.8c(c表示真空中的光速)的速度飞行。一光脉冲从船尾传到船头,飞船上的观察者测得飞船长为90m，地球上的观察者测得光脉冲从船尾发出和到达船头传播了多少距离？解：能否用长度收缩公式计算？不行！因为光脉冲从船尾传到船头这个事件无论在哪个惯性系看来都不具有同时性。
u=0.8c,
=270m
例题4 在实验室测得,一细直棒以0.5c的速度运动，长度为1米，且它与运动方向成45°角，求棒的固有长度. 解: 固有长度比1米长还是短？长。 S(实验室)：长度为1米，与运动方向成45°角。 S
u
y
y
S(棒):棒只在运动方向变短。
固有长度:
=1.08m z
o
45°
(1) S 系中测得跑道长度 100 m 为原长 l0 ，S' 系中测得跑道长度 l 为运动长度，由长度收缩公式有
l l0 1 u / c 100 1 0.8 60 m 选手从起点到终点，这一过程在 S' 系中对应的空间间隔为x'，根据空间间隔变换式得
2 2 2
选手起跑为事件1,到终点为事件2
时，求其质量和动量各等于多少？
解: 动能：
由质速关系由此得，动量xx例5一短跑选手在地面上以 10 s 的时间跑完 100 m。一飞船沿同一方向以速率 u = 0.8 c飞行。求(1) 飞船参考系上的观测者测得百米跑道的长度和选手跑过的路程； (2) 飞船参考系上测得选手的平均速度。解: 设地面参考系为 S 系，飞船参考系为 S'，选手起跑为事件1,到终点为事件2，依题意有

物理题库相对论习题

一、选择题1．0018：某质点作直线运动的运动学方程为x ＝3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作(A) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向(B) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向(C) 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向(D) 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向［］ 2．5003：一质点在平面上运动，已知质点位置矢量的表示式为（其中a 、b 为常量），则该质点作(A) 匀速直线运动 (B) 变速直线运动(C) 抛物线运动 (D)一般曲线运动［］ 3．0015：一运动质点在某瞬时位于矢径的端点处，其速度大小为 (A) (B) (C) (D) 4．0508：质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，每T 秒转一圈。

在2T 时间间隔中，其平均速度大小与平均速率大小分别为(A) 2p R /T ， 2p R/T (B) 0 ， 2πR /T (C) 0 ， 0 (D) 2πR /T ， 0. ［］ 5．0518：以下五种运动形式中，保持不变的运动是(A) 单摆的运动 (B) 匀速率圆周运动(C) 行星的椭圆轨道运动 (D) 抛体运动 (E) 圆锥摆运动［］6．0519：对于沿曲线运动的物体，以下几种说法中哪一种是正确的：(A) 切向加速度必不为零(B) 法向加速度必不为零（拐点处除外）(C) 由于速度沿切线方向，法向分速度必为零，因此法向加速度必为零(D) 若物体作匀速率运动，其总加速度必为零(E) 若物体的加速度为恒矢量，它一定作匀变速率运动［］ 7．0602：质点作曲线运动，表示位置矢量，表示速度，表示加速度，S 表示路程，a 表示切向加速度，下列表达式中， (1) ， (2) ， (3) ， (4)(A) 只有(1)、(4)是对的 (B) 只有(2)、(4)是对的(C) 只有(2)是对的 (D) 只有(3)是对的［］8．0604：某物体的运动规律为，式中的k 为大于零的常量。

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