高二物理时间和空间的相对性试题

高二物理时间和空间的相对性试题
1.关于狭义相对论的说法，不正确的是()
A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关
C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
D．狭义相对论任何情况下都适用
【答案】D
【解析】根据狭义相对论可得在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关；只涉及无加速运动的惯性系狭义相对论的
两个基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理，因此可以说：在这两个原理同时成立的情况下，一般来说狭义相对论就是适用的。

D错误。

思路分析：因为狭义相对论的两个基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理，因此可以说：在
这两个原理同时成立的情况下，一般来说狭义相对论就是适用的。

试题点评：本题考查了狭义相对论
2.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
【答案】A
【解析】时间和空间都是相对的,如果物体的速度接近光速,有公式可得
则一个事件的发生时间和物体的长度会发生变化,A错误,
思路分析：本题根据相对论分析,当物体的速度接近光速时,事件发生的
时间和物体的长度都会发生变化
试题点评：本题考查了时间和空间的相对性
3.远方一个星球以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？
解析：根
【答案】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
4.关于狭义相对论的两个假设，下列说法正确的是()
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
D．真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的
【答案】AC
【解析】狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原理和光速不变原理，选项A、C正确．
思路分析：狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原理和光速不变原理，
试题点评：本题考查了狭义相对论的两个假设
5.分别站在地面和匀速向前行驶的车厢中点的甲、乙两人，都看到了在车厢前、后壁发生的事件，下列说法正确的是()
A．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到前壁事件发生的早
B．若乙观察两事件是同时的，则甲观察到后壁事件发生的早
C．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到前壁事件发生的早
D．若甲观察两事件是同时的，则乙观察到后壁事件发生的早
【答案】AD.
【解析】乙观察两事件是同时的，即光从前后壁到乙的时间相等，但对甲而言，光从前壁到甲的
传播距离变小，用时少，因而认为前壁事件先发生．故A正确，B错．同理甲认为同时，乙一定
认为前壁事件发生的晚．故D正确C错．
思路分析：乙观察两事件是同时的，即光从前后壁到乙的时间相等，但对甲而言，光从前壁到甲
的传播距离变小，用时少，甲认为同时，乙一定认为前壁事件发生的晚．
试题点评：本题考查了时间的相对性
6.惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得
该正方形的图象是下图中的()
图15－1－3
【答案】C
【解析】由可知沿速度方向即x方向的长度变短了，而垂直于速度方向，即y轴上
的边长不变，故C对．
思路分析：根据公式分析
试题点评：本题考查了长度的相对性
7.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船
相对地球的速度为()
A．0.5c B．0.6c
C．0.8c D．0.9c
【答案】C
【解析】根据公式可得=5光年,L=3光年,所以v=0.8c,C正确,
思路分析：根据公式分析
试题点评：本题考查了长度的相对性
8.如图15－1－5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：
图15－1－5
(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？
【答案】(1)同时收到(2)B先接收到
【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′的距离大于
到达B′的距离，即在火车参考系中观测，B比A先收到信号．
思路分析：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; 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′，
试题点评：本题考查了相对运动
9.地面上长100 km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30 km/s的速度掠过，则火箭上的人看到
铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到0.6c，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？【答案】100 km80 km
【解析】当火箭速度较低时，长度基本不变，还是100 km.
当火箭的速度达到0.6c时，由相对论长度公式
代入相应的数据得：
l＝100× km＝80 km.
思路分析：当火箭速度较低时，长度基本不变，根据长度相对论分析
试题点评：本题考查了公式,只有当速度和光速接近时,长度才会发生明显变化
10.π＋介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.60×10－8s(在它自己参考系中测得)．
(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室坐标系中测量的π＋介子寿命多长？
(2)π＋介子在衰变前运动了多长距离？
【答案】(1)4.3×10－8s(2)10.32 m
【解析】(1)π＋介子在实验室中的寿命为
＝ s＝4.3×10－8s.
(2)该粒子在衰变前运动的距离
s＝v·Δt＝0.8×3×108×4.3×10－8 m＝10.32 m.
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。