鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 相对论中的神奇时空课后作业题

5.2相对论中的神奇时空基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．下列说法正确的是

A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定产生变化的磁场

B．振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零

C．以的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为

D．照相机镜头呈淡紫色，是光的衍射结果

2．下列说法正确的是

A．传感器是把非电信息转换成电信息的器件或装置

B．真空中的光速在不同惯性系中测得的数值是不相同的

C．紫外线常用于医院和食品消毒，是因为它具有显著的热效应

D．波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率小于波源的频率

3．某实验小组的同学为了研究相对论的知识，取了三个完全相同的机械表，该小组的同学将机械表甲放在一辆高速行驶的动车上，机械表乙放在高速转动的圆盘上，转盘的向心加速度约为地球表面重力加速度的200倍，机械表丙放在密度极大的中子星附近。对这三个机械表的运行，下列说法正确的是（    ）

A．甲、乙丙三个机械表都明显走慢

B．机械表乙和丙明显走慢，而机械表甲没有明显的变化

C．三个机械表始终一样

D．由于机械表丙受到中子星强大的引力，因此仅机械表丙明显走慢

4．如图所示，假设一根10cm长的梭镖以接近光速穿过一根10cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是(　　)

A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖

B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来

C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖

D．如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c

5．迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待．该行星的温度在0℃到40℃之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍，公转周期为13个地球日．“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍．设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（   ）

A．在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同

B．如果人到了该行星，其体重是地球上的倍

C．该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍

D．由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短

6．在狭义相对论中，下列说法中正确的是（　　）

A．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

B．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的

C．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

D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了

7．以下说法正确的是（　　）

A．增透膜是利用了薄膜干涉的原理，其厚度应为光在真空中波长的四分之一

B．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为：

C．物体以接近光速运动，在物体与运动方向垂直方向的线度会缩短

D．一群处于量子数n=4的氢原子向低能级跃迁，一定能够释放出8种光子

8．下列说法正确的有（　　）

A．单摆的周期与振幅无关，仅与当地的重力加速度有关

B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关

C．在干涉现象中，振动加强点的位移一定比减弱点的位移大

D．声源与观察者相互靠近，观察者接收的频率大于声源的频率

9．在狭义相对论中，下列说法中正确的是　　

A．经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例

B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的

C．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大

D．狭义相对论全面否定了经典物理学

10．某物体的速度使其质量增加10%，则此物体在其运动方向上缩短了(  )

A．10% B．90%

C．10/11 D．1/11

11．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（　　）

A．边长为3m的正方形

B．长为3m、高为1.8m的长方形

C．长为5m、高为1.8m的长方形

D．长轴为3m、短轴为1.8m的椭圆形

12．一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（　　）

A．30m B．15m C．34m D．26m

13．下列说法错误的是（  ）

A．考虑相对论效应，长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变

B．一切物理规律在不同的惯性系中是平权的

C．圆屏阴影中心的亮斑（泊松亮斑）是光波叠加造成的

D．在光的双缝干涉实验中，条纹间距与缝的宽度成正比

14．在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两中小鸡在车厢前端出生．则（    ）

A．在火车上的人看来，一只小猫先出生

B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生

C．在地面上的人看来，一只小猫先出生

D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生

15．你现在正在完成90分钟的物理期中考试，假设一艘飞船相对你以的速度匀速飞过（c为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间（　　）

A．大于90分钟 B．等于90分钟 C．小于90分钟 D．不能确定

二、填空题（共4题）

16．甲、乙两人站在地面上时身高都是L0， 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示。此时乙观察到甲的身高L___L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1___t0（均选填“>”、“ =” 或“<”）。

17．下列说法正确的是________．

A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理

B鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大

C．地面上的人观察在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快

D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰

E无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理

18．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟，________上的钟更快。

19．如图所示，在吹一个表面画有许多斑点的气球时会发现，随着气球的鼓起,斑点间的距离在不断变化。从任何一点出发，其他的点都可以以它为中心向四周散开，并且距离越远散开的速度越快。如果我们把这个气球比作宇宙，试回答下列问题

（1）根据多谱勒效应，当星系靠近观察者时，见到的星光光谱线向频率高的蓝光方向移动，反之则向红光方向移动。把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系。当我们把气球逐渐吹起时，以太阳系为观测中心，我们观测到的星系大多在向___________光方向移动，也就是说它们都在_____________（靠近/远离）太阳系，并且距离太阳系越远的星系移动的速度越_______________（快/慢）。

（2）实验说明大多数星系之间的距离都在______________,由此推测宇宙正处于____________之中。

三、综合题（共4题）

20．一个立方体的静止体积为，当它相对某惯性系沿一边长方向以v匀速运动时，静止在惯性系中的观察者测得其体积为多少？

21．21世纪，宇航员要在空间站中长期生活，为了克服失重带来的不利影响，有一种设计中的空间站看起来像个大车轮，它绕轴自转，其上各点都有一个指向转动轴的向心加速度，以空间站为参考系，与它一起旋转的物体都受到一个背离转动轴的惯性力，这样就人为造出一个重力，若空间站半径是50 m，为了使边缘处的自由落体加速度与地球表面相同，空间站每分钟应转多少转？如果半径是100 m呢？

22．在6000m的高空大气层中产生了一个π介子，以速度v＝0.998c飞向地球，π介子在自身静止参照系中的寿命为Δτ＝2×10－6s，问在地球上的观察者和π介子静止参照系中的观察者看来，π介子能否到达地球。

23．远方的一颗星以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？

参考答案

1．C

2．A

3．B

4．A

5．B

6．A

7．B

8．D

9．A

10．D

11．A

12．D

13．D

14．C

15．A

16．＝    ＞

17．ABD

18．飞船

19．红    远离    快    变大    膨胀   

20．

21．4.2转；3.0转

22．可以

23．3(昼夜)