《时间和空间的相对性》同步练习2

时间和空间的相对性》同步练习

基础精练

. 关于相对论的认识，下列说法正确的是( )

．因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程

都是相同的

．在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和时间进程跟物

体的运动状态有关

．同一力学规律在不同的惯性系中可能不同．在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样．真空中的光速在不同的惯性参考系中都

是相同的．真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的解析：由狭义

相对论的两个基本假设可知错，对，根据光速不变原理可知对错。

答案：

. 通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的有( )

．停在地面上的汽车

．绕地球做匀速圆周运动的飞船．在大海上匀速直线航行的轮船．以

较大速度匀速运动的磁悬浮列车解析：绕地球做匀速圆周运动的飞船，相

对地球做的是变加速曲线运动，因而是非惯性系，牛顿定律在非惯性系中不

适用。

答案：

.设某人在速度为0・5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正

确的是( )

．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c

．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c ．在垂直飞船前进

方向地面上的观察者看到这一光速是．在地面上任何地方的观察者看到的光

速都是解析：根据狭义相对论的两个基本假设之一：光速不变原理可知，观察者在地面上，飞船中观测光的速度均为，故、正确，、错误。

答案：

■

如图，假设一根长的梭镖以光速穿过一根长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好的描述了梭镖穿过管子的情况的是( )

．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它

．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．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．所有这些都与观察者的运动情况有关

解析：“尺缩”效应公式=中的和是具有相对性的，到底是管子收缩变短还是梭镖收缩变短，要看观察者所处的参考系。如果你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。然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子。

答案：

. 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( )

．甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大

．甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小

．乙看到甲手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大．乙看到甲手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同解析：由狭义相对论，甲、乙看到对方尺子都比自己的尺子长度小。

答案：

. 惯性系中有一边长为的正方形(如图所示) ，从相对系沿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( )

解析：由相对论长度相对关系=得，该正方形沿轴方向变短，在方向长度不变，故得到图象。

答案：

. 在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观察，结果是( )

．一定同时

．可能同时

．不可能同时，但可能同地

．不可能同时，也不可能同地解析：根据狭义相对论原理可知，在其他惯性系中观察，两个事件可能同时，可能不同时，选项正确。

答案：

. 甲、乙两人站在地面上时身高都是，甲、乙分别乘坐速度为0. 6c和0・8c(为光速)的飞船同向运动，如图所示。此时乙观察到甲的身

高；若甲向乙挥手，动作时间为，乙观察到甲动作时间为，则(均选填“>”、“ =”或“V”)。

解析：在垂直于运动方向上长度不变，则有=;根据狭义相对论的时间延缓效应可知，乙观察到甲的动作时间变长，即>。

答案：=>

能力精练

. 、两火箭沿同一方向高速飞过地面某处，>，在火箭上的人观察结果正确的是( )

．火箭上的时钟走得最快

．地面上的时钟走得最快

．火箭上的时钟走得最快

．火箭上的时钟走得最慢

解析：根据相对论理论可知，相对观察者速度越小的时钟走得越快，火箭上的时钟相对观察者的速度最小，是零，选项正确。

答案：

. 有两辆较长的火车和，火车静止不动，中央有一个光源，在某时刻发出一个闪光。火车以一较大的速度在平行于火车的轨道上匀速运动，如图所示。关于火车和火车上的观察者观察到的现象，下列说法正确的是( )

．火车上的观察者看到闪光先到达火车的前壁

．火车上的观察者看到闪光同时到达火车的前、后壁

．火车上的观察者看到闪光不同时到达火车的前、后壁

．火车上的观察者看到闪光同时到达火车的前、后壁解析：由于火车静止，光源发出的光传播到前、后壁的距离相同，所以火车上的观察者看到闪光同时到达火车的前、后壁，选项错误，选项正确；火车上的观察者感到火车的前、后壁到光源的距离不同，而光速不变，所以火车上的观察者看到闪光不同时到达火车的前、后壁，选项错误，选项正确。

答案：

. 长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方

向上长度缩短了。一艘宇宙飞船的船身长度为= ，相对地面以=0.

8c的速度在一观测站的上空飞过。

()观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔为多少？()宇航员测得船身通过观测站的时间间隔为多少？

解析：()观测站测得船身的长度为：==x =,通过观测站的时间为：==。

()宇航员测得飞船船身通过观测站的时间为：== =x 。

答案：()x－()x－

.n介子是一种不稳定粒子，平均寿命是x -(在它自己的参考系中测得)。

()如果此粒子相对于实验室以0・8c的速度运动，那么在实验室参考系中测量n介子寿命多长？

()n介子在衰变前运动了多长距离？

解析：()△是/介子在自己参考系中的寿命，在实验室参考系中

的寿命为

△= = = X 。

()该粒子在衰变前运动的距离为

= △= xxxx = 。

答案：()x－()