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

1.如图所示，强强乘坐速度为(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为.强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光速的传播速度为(   )

A. B. C. D.

2.话说有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是(   )

A.哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了

B.弟弟思念哥哥而加速生长

C.由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢

D.这是神话，科学无法解释

3.如图所示：为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，分别放在以速度向同一方向飞行的两枚火箭上，且，则地面的观察者认为走得最慢的钟为(   )

A.a B.b C.c D.无法确定

4.惯性系S中有一边长为的正方形(如下图所示)，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(   )

A. B.

C.  D.

5.广东省虎门大桥全长近15 km，在500 m高空有一架与大桥平行匀速飞行的飞机，飞机上人员看到大桥的长度将是(   )

A.大于15 km  B.等于15 km

C.小于15 km  D.飞机飞行越快，大桥将变得越长

6.在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是(   )

A.运动中的物体，其质量无法测量 B.物体的速度远小于光速，质量变化极小

C.物体的质量太大  D.物体质量并不随速度变化而变化

7.为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程，科学家用中子轰击铀原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为，捕获中子后的原子质量为，被捕获的中子质量为，核反应过程放出的能量为，则这一实验需验证的关系式是(   )

A. B.

C. D.

8.对于公式，下列说法中正确的是(   )

A.式中的是物体以速度v运动时的质量

B.当物体的运动速度时，物体的质量，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用

C.当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，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很小，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

9.有两辆较长的火车和，火车静止不动，的中央有一个光源，在某时刻发出一个闪光。此时火车正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（    ）

A.火车上的观察者看到闪光先到达火车的前壁

B.火车上的观察者看到闪光同时到达火车的前、后壁

C.火车上的观察者看到闪光不同时到达火车的前、后壁

D.火车上的观察者看到闪光同时到达火车的前、后壁

10.用相对论的观点判断，下列说法正确的是 (    )

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不会改变

B.在地面上的人看来，以10km/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的速度向上运动的飞船在运动方向上会变短，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.当物体运动的速度时，时间变化和长度变化效果可忽略不计

答案以及解析

1.答案：D

解析：根据光速不变原理，在任何参照系中测量的光速都是c，D正确．

2.答案：C

解析：根据公式可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．

3.答案：C

解析：根据公式可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由，知c钟走得最慢。

4.答案：C

解析：由可知沿速度方向即x轴方向的长度变短了，而垂直于速度方向，即y轴上的边长不变，故C对．

5.答案：C

解析：由于飞机相对大桥是运动的，因此在飞机上观察者看来，大桥要缩短，故C正确．

6.答案：B

解析：根据狭义相对论可知，在宏观物体的运动中，，所以m变化不大，而不是因为质量太大或无法测量．

7.答案：B

解析：降放能量，质量一定减少→质量的减少量，→由质能关系式得，

8.答案：CD

解析：公式中是物体的静止质量，m是物体以速度v运动时的质量，A错．由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故B错，C，D正确．

9.答案：BC

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A错误，B正确；火车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D错误，C正确。

10.答案：BCD

解析：按照相对论的观点，时问和空间都是相对的.A错误；由可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对宇航员静止，时钟准确，B正确；由可知，地面上的人，飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当时，时间变化和长度变化效果可忽略不计，D正确。