高中物理第五章相对论第二节时空相对性自我小测粤教版选修3

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1、吋空相对性1一-根长标尺以极快速度穿过一根儿米长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的.以下哪种叔述最恰当地描述了标尺穿过管子的情况()A.标尺收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B.标尺收缩变短，因此在某些位置上，标尺从管了的两端伸出來C.两者都收缩，且收缩最相等，因此在某个位置，管子恰好遮住标尺D.所有这些都与观察者的运动情况有关2原长为15m的E船以v=9X10：1m/s的速率相对地而匀速E行时，从地而上测量，它的长度是多少？假设飞船的速率v=0.95c,从地面上测量，它的长度又是多少？3n介了与质了相碰可产生其他粒了.其中冇一种k°粒了，它经d^lXl

2、O^m的距离便衰变成两个具有相反电荷的n介子.若k°粒子的速率为v=2.24X10*m/s,试求其固有寿命.4地而上A、B两个事件同吋发生，对于坐在火箭中沿两个事件发牛地点连线E行的人来说(如图5—2—1)哪个事件先发生？图5-2-15—张正方形的宣传画，贴在铁路旁的墙上，一高速列车驶过时，在车上的司机看来这张宣传画成了什么样了？6如图5-2-2所示，在地血上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5-2-2(1)在地面参考系屮观测，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？7-•汽

3、车以108km・h"的速度沿一长总的高速公路行驶，试求站在路旁的人观察到该汽车长度缩短了多少？已知此汽车停在路旁时，测得其长度为3m.8一固有长度Lo=90m的飞船，沿船长方向相对地球以v=0.80c的速度在一观测站的上空飞过，该站测得的飞船长度及船身通过观测站的时间间隔是多少？船中宇航员测得前述时间间隔又是多少？9半人马星座a星是太阳系最近的恒星，它距地球为4.3X10%.设有一宇宙飞船往返于地球与半人马星座a星之间.若宇宙匕船的速度为0.999c,按地球上的吋钟计算，E船往返一次需多长时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？10假如冇一对挛生兄弟A和B,

4、其中B乘坐速度为v=0.9c的火箭飞往大角星（牧夫座a）,而后又飞回地球.根据A在地球上的观测，人角星离地球有40万光年远，这次B往返飞行经历时间为80.8年.如果B在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B回到地球时，他们的年龄各有多大？11（探究）有一个科幻故事：一个中年人乘坐速度接近光速的宇宙飞船，他在宇宙中航行了很长的时间后回到了地球，当他到达地面上时，发现他的儿子已经是白发苍苍的老汉，而自己基木上没有发生大的变化.你觉得这个故事的科学道理在哪里？参考答案1解析：观察者的运动情况不同，选取不同的惯性系，标尺与管了的相对速度也不相同,观察到的标尺和管子的长度也不

5、相同，所以选项D疋确.X0.95'm答案:D2解析：当飞船的速率为v=9X10'm/s时，1=1=14.99999998m,当飞船的速率v=0.95clit,V=14.68m.答案：14.99999998m4.68m3解析：k°粒了的速率已达v=2.24X108m/s,是光速的70%以上，应该用相对论解题.在实验室屮测得的粒子运动的时间间隔为d1X10tot=?=2.24X108s=4-bX1°s根据时间延缓效应:to>V1——cto=tA/l-^=4.5X10"loX,2.24X10罗(3.0X108)2S=3.0X10%答案：3.0X10-,0s4解析：可能设想，在

6、事件A发生时，A处发出一个闪光，事件B发生时，B处发出一个闪光，“闪光相遇”作为一个事件，发生在线段AB的屮点，这在不同参考系屮看都是一样的，“相遇在小点”这个现象在地面系屮很容易解释：两个闪光同时发111,M个闪光传播的速度乂一样，当然在线段中点相遇•而火箭上的人则如下推理：地而在向火箭的方向运动,从闪光发生到两闪光相遇，线段中点向火箭的方向运动了一段距离，因此闪光B传播的距离比闪光A长些，而光速在任何参考系中是不变的，那么一定是闪光B发生的早一些.答案：见解析5解析：取列车为惯性系，宣传画相对于列车高速运动，根据尺缩效应，宣传画在运动方向上将变窄，但在垂直运动的方向

7、上没有发生变化.答案：宣传画成了长方形，此画的高度不变，宽度变窄了.6解析：⑴因光源离A、B两点等距，光向A、B两点传播速度相等，贝恍到达A、B两点所需要的时间相等，即在地面参考系屮观测，两接收器同时收到光信号.⑵对于火车参考系来说，光源和A、B两接收器都沿B云方向运动，当光源发出的光向A、B传播时，A和B都沿BA方向运动了一段距离达到A'和".如右上图所示，所以光到达V的距离更长,到达刃的距离更短.所以B比A先收到信号.答案：⑴同时收到（2）B先收到7解析：按长度收缩公式：【/=5寸1一02汽车长度缩短量为al=l0-l^汕［1-（沪2