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 v
C.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.0.5c
B.0.6c
C.0.8c
D.0.9c
6、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。

由相对论的知识可知,物体的运动可以使得某一种计时仪器变慢,则也一定能使所有的计时仪器变得一样慢。

则对上述表述理解正确的是( )
A.正确,对各式计时仪器的影响一定相同
B.错误,对各式计时仪器的影响不一定相同
C.AB 两个选项分别说明了两种不同情况下的影响
D.以上选项均错误
9、A 、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过,且A B v v ,关于在飞机上的人观察的结果,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
10、(多选)甲、乙、丙三个完全相同的时钟,甲放在地面上,乙、丙分别放在两架航天飞机上,航天飞机沿同一方向高速飞离地球,但是乙所在的飞机比丙所在的飞机飞得快。

则乙所在飞机上的观察者认为( )
A.走得最快的钟是甲
B.走得最快的钟是乙
C.走得最快的钟是丙
D.走得最慢的钟是甲
11、在狭义相对论中,下列说法正确的是( )
A.—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
12
、对于公式m =下列说法中正确的是（ ）
A.公式中的0m 是物体以速度v 运动时的质量
B.当物体的运动速度0v >时,物体的质量0m m >,即物体的质量改变了,故经典力学不适用
C.当物体以较小速度运动时,质量变化十分微小,经典力学理论仍然适用,只有当物体以接近光速运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于高速运动
D.通常由于物体的运动速度太小,故质量的变化引不起我们的感觉,在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量的变化
13、关于经典力学、狭义相对论和量子力学,下列说法正确的是( )
A.狭义相对论和经典力学是对立的,是互不相容的两种理论
B.在物体高速运动时,物体的运动规律服从狭义相对论理论,在低速运动时,物体的运动服从牛顿运动定律
C.经典力学适用于宏观物体的运动,量子力学适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体,还是微观粒子,经典力学和量子力学都是适用的
14、设两根相互平行的尺在各自静止的参考系中的长度均为l0,它们以相等的速率v相对某参考系运动,但速度方向相反,且平行于尺。

试计算一根尺相对另一根尺的长度。

15、设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.06c的速率向东飞行,5.0s后该飞船将与一个以0.08c的速率向西飞行的彗星相碰撞.
1.飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动?
2.从飞船中的时钟来看,还有多少时间允许它离开航线,以避免与彗星碰撞?
1答案及解析：
答案：A
解析：据狭义相对论可知,物体运动时的质量m与静止时的质量m0
之间的关系为
m=即物体运动质量总要大于静止时的质量;时间间隔具有相对性和长度具有相对性是狭义相对论两个假设的直接推论,综上,选项A不属于。

2答案及解析：
答案：C
解析：
3答案及解析：
答案：D
解析：如果观察者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处在管子内部,然而当观察者和梭镖一起运动时,看到的管子就缩短了,所以在某些位置,观察者可以看到梭镖两端都伸出管子;假如观察者在梭镖和管子之间运动,运动的速度是在梭镖运动的方向上,而大小是其一半,那么梭镖和管子都相对于观察者运动,且速度的大小一样,观察者看到这两样东西都缩短了,且缩短的量相同。

所以观察者看到的一切都是相对的,依赖于观察者所选的参考系。

4答案及解析：
答案：D
解析：根据狭义相对论可知,D正确。

5答案及解析：
答案：C
解析：行程缩短4光年,則行程为6光年。

由't∆=∆,6光年=,解得v=0.8c,C 正确。

6答案及解析：
答案：B
解析：在相对论中,普遍存在一种误解,认为运动物体的质量总是随速度的增加而增大,当速度接近光速时,质量趋于无穷大。

正确的理解是,物体质量增大只发生在给它不断输入能量的时候,而不一定是增加速度的时候。

对有轨电车,能量通过导线,从发电厂源源不断输入,而摩托车的能量却是它自己带来的。

能量不断从外界输入有轨电车,但没有能量从外界输给摩托车。

能量与质量相对应,所以有轨电车的质量将随速度增加而增大,而摩托车的质量不会随速度的增加而增大。

故B正确,ACD错误。

7答案及解析：
答案：D
解析：时间延缓效应与相对运动的方向无关,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,物理过程变慢了,D正确
8答案及解析：
答案：A
解析：根据爱因斯坦相对论的钟慢效应可知,若钟与观察者有相对运动,所有的钟都变慢,而且变慢的程度均相同,与钟的构造、原理无关,A 正确。

9答案及解析：
答案：BD
解析：由l l =其中0l 是足球场长轴的长度),可以看出,速度越大,长度越短,选项B 正确,AC 错误;足球场的短轴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,D 正确。

10答案及解析：
答案：BD
解析：由于乙所在的飞机比丙所在的飞机飞得快,且甲是放在地面上的,
则根据公式t ∆=可知,相对于观察者的速度v 越大,其上的时间进程越慢,故甲钟最慢,乙钟最快,BD 正确,AC 错误
11答案及解析：
答案：AB
解析：根据狭义相对论,光速是速度的极限值,所以A 正确;根据狭义相对论,长度、质量、时间间隔都与物体相对观察者的运动状态有关,所以B 正确,C 错误;同时是相对的,故D 错误。

12答案及解析：
答案：CD
解析：公式中的m 0是物体静止时的质量,选项A 错误;在v 远小于光速时,质量的变化不明显,经典力学依然成立,B 错误,CD 正确。

13答案及解析：
答案：BC
解析：经典力学是狭义相对论在低速(v c =)条件下的近似,即只要度速远远小于光速,经过数学变换后狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式,故选项A 错误;在物体高速运动时,物体的运动规律服从狭义相对论理论,在低速运动时,物体的运动服从牛顿运动定律,故选项B 正确;牛顿经典力学适用于宏观、低速物体,而量子力学适用于微观粒子, 故选项C 正确,选项D 错误。

14答案及解析： 答案：22022c v l c v
-+ 解析：根据相对论公式有
v 相对=22
2221v v v v v l c c
+=++ 代人长度收缩公式得l 相对=
=22022
c v l c v -+
15答案及解析：
答案：1.0.946c ; 2.5.0s 解析：1.取地球为S 系,飞船为S '系,向东为x 轴正方向,则S '系相对S 系的速率v =0.60c ,彗星相对S 系的速率u x =-0.80c
由速度变换公式可得2'0.9461x x x u v u c vu c
-==-- 即彗星以0.946c 的速率向飞船靠近。

2.由时间间隔的相对性有2 5.0s 1t v c ∆==⎛⎫- ⎪⎝⎭
解得 4.0s τ∆=。