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物理必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性精品同步练习题
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二.经典相对性原理(共6小题)
三.狭义相对论的两个基本假设(共9小题)
四.“同时”的相对性(共4小题)
五.长度的相对性(共7小题)
六.时间间隔的相对性及其验证(共5小题)
七.相对论质量(共5小题)
一.经典力学的局限性(共8小题)
1.关于牛顿经典力学与相对论,下列说法中正确的是( )
A.相对论彻底否定了牛顿力学
B.在相对论中,运动的钟比静止的钟慢
C.牛顿力学能应用于接近光速运动的问题
D.牛顿力学能应用于分子、原子和原子核等的微观领域
【答案】B
【详解】A.相对论没有否定牛顿力学,是对牛顿力学的补充,故A错误;
B.在相对论中,运动的钟比静止的钟慢,故B正确;
CD.牛顿力学适用于宏观低速运动的物体,对微观高速运动的粒子不适用,故CD错误。
故选B。
2.下列说法不符合物理学史的是( )
A.英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量,得出了引力常量G的数值
B.牛顿对引力常量G进行准确测定,并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中
C.20世纪初建立的量子力学理论,使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动
D.开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的
【答案】B
【详解】AB.牛顿发现万有引力定律,于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中,英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量,得出了引力常量G的数值,故A符合物理学史,B不符合物理学史,A错误,B正确;
C.20世纪的20年代建立了量子力学理论,它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动,故C符合物理学史,C错误;
D.开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来的,故D符合物理学史,D错误。
故选B。
3.关于经典力学的建立,下列说法中不正确的是( )
A.标志着近代自然科学的诞生
B.实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合
C.确立了一切自然科学理论应有的基本特征
D.成为量子力学的基础
【答案】D
【详解】ABC.经典力学实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合,并提出了一切自然科学理论应有的基本特征,形成了由实验到数学推导这种行之有效的研究方法。经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生,故ABC正确;
D.经典力学适用于宏观、低速运动的物体,而量子力学属于微观高速物体的基本规律,故D错误。
该题选择不正确的选项,故选D。
4.下列关于物理学发展过程的说法中,正确的是( )
A.伽利略有关自由落体运动规律的结论是完全通过实验得到的
B.牛顿最早通过理想斜面实验提出力不是维持物体运动的原因
C.“月—地检验”表明地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力遵从相同的规律
D.牛顿力学适用于宏观低速物体,无法研究人造地球卫星的运动
【答案】C
【详解】A.伽利略有关自由落体运动规律的结论是通过实验和逻辑推理相结合得到的,故A错误;
B.伽利略最早通过理想斜面实验提出力不是维持物体运动的原因,故B错误;
C.“月—地检验”表明地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力遵从相同的规律,故C正确;
D.牛顿力学适用于宏观低速物体,人造卫星的运动速度远低于光速,适合用牛顿力学来描述,故D错误。
故选C。
5.(多选)对于下列运动,经典力学适用的是( )
A.粒子以接近光速的速度运动B.汽车在高速公路上快速行驶
C.“嫦娥五号”探测器绕月球飞行D.战斗机从“辽宁号”航母上起飞
【答案】BCD
【详解】经典力学适用于宏观低速,不适用于微观高速;
A.粒子以接近光速的速度运动,是高速运动,经典力学不适用,故A错误;
B.汽车在高速公路上快速行驶,是宏观低速运动,经典力学适用,故B正确;
C.嫦娥五号探测器绕月球飞行,是宏观低速运动,经典力学适用,故C正确;
D.战斗机从辽宁号航母上起飞,是宏观低速运动,经典力学适用,故D正确。
故选BCD。
6.(多选)下列说法符合史实的是( )
A.开普勒在第谷的基础上,总结出了行星运动的规律
B.卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
C.牛顿建立的经典力学可以解决自然界中所有的问题
D.“和谐号”动车组高速行驶时,在地面上测得的其车厢长度明显变短
【答案】AB
【详解】A.开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律,故A正确;
B.万有引力常量由卡文迪许在实验室里测出,故B正确;
C.牛顿建立的经典力学也有其适用范围,没有那个理论能完全解决自然界中所有的问题,故C错误;
D.根据爱因斯坦相对论可知,当物体的速度接近光速时,沿着运动方向的长度才明显缩短,然而“和谐号”动车组高速行驶时,速度仍达不到光速,则其车厢长度不变,故D错误。
故选AB。
7.从弱引力到强引力:
(1)经典力学与行星轨道的矛盾
按牛顿的万有引力定律推算,行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动,而实际的天文观测表明,行星的轨道并不是严格闭合的,它们的近日点在不断地旋进,如水星的运动。
实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦 的计算结果吻合得很好。
(2)经典力学只适用于弱引力,而不适用于
【答案】 广义相对论 强引力
【详解】(1)[1]实际的天文观测表明,行星的轨道并不是严格闭合的,它们的近日点在不断地旋进,如水星的运动。实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合得很好。
(2)[2]经典力学只适用于弱引力,而不适用于强引力。
8.飞船在高空以的速度向目标飞行,从飞船上向目标方向发射一个光信号,则在地面的观察者看来光信号的速度是吗?
【答案】不是
【详解】由经典力学的相对性原理可知,光信号相对地面的速度
但这一结论是错误的.根据狭义相对论的光速不变原理,真空中的光速相对于飞船为,相对于地面也为,对不同惯性参考系是相同的,这一判断已被迈克耳孙﹣莫雷实验所证实。
二.经典相对性原理(共6小题)
9.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,促进了人类文明的进步,下列关于物理学家的贡献正确的是( )
A.开普勒发现了万有引力定律B.牛顿测出了万有引力常量
C.爱因斯坦创立了狭义相对论D.卡文迪什测出了静电力常量
【答案】C
【详解】A.牛顿发现了万有引力定律,选项A错误;
B.卡文迪许测出了万有引力常量,选项B错误;
C.爱因斯坦创立了狭义相对论,选项C正确;
D.卡文迪什测出了万有引力常量,选项D错误。
故选C。
10.对于时空观的认识,下列说法正确的是( )
A.相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律
B.相对论具有普遍性,经典物理学为它在低速运动时的特例
C.相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D.经典物理学建立在实验的基础上,它的结论又受到无数次实验的检验,因此在任何情况下都适用
【答案】B
【详解】相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律,经典物理学为它在低速运动时的特例,在自己的适用范围内还将继续发挥作用,ACD错误,B正确。
故选B。
11.下列说法正确的是( )
A.第谷在天文观测数据上总结出了开普勒三大定律
B.牛顿提出了万有引力定律,并用实验测出了引力常量
C.钱学森为中国的航天事业发展作出了巨大贡献,被誉为“中国航天之父”
D.爱因斯坦提出的相对论否定了经典力学理论
【答案】C
【详解】A.开普勒根据丹麦天文学家第谷的行星观测数据总结出了开普勒三大定律,故A错误;
B.牛顿提出了万有引力定律,卡文迪许用实验测出了引力常量,故B错误;
C.钱学森为中国的航天事业发展作出了巨大贡献,被誉为“中国航天之父”,故C正确;
D.爱因斯坦提出的相对论,但相对论并没有否定经典力学,而是在其基础上发展起来的,只是说明了经典力学的局限性,故D错误。
故选C。
12.(多选)下列说法正确的是( )
A.以牛顿运动定律为基础的经典力学没有存在的价值
B.物理学的发展,使人们认识到经典力学有它的适用范围
C.相对论和量子力学的出现是对经典力学的否定
D.经典力学对处理低速运动的宏观物体具有相当高的正确性
【答案】BD
【详解】ABD.物理学的发展,使人们认识到经典力学有它的适用范围,以牛顿运动定律为基础的经典力学适用于处理宏观、低速物体的运动,具有相当高的正确性,在生产、生活以及科技中有着广泛的应用,有其存在的价值,故A错误,BD正确;
C.虽然相对论和量子力学更加深入、科学的认识自然规律,它们是科学的进步,但并不表示可以否定经典力学,故C错误。
故选BD。
13.(多选)在物理学发展历史中,许多物理学家做出了卓越贡献。以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中,错误的是( )
A.爱因斯坦在其相对论中指出,时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的
B.胡克等人认为行星所受太阳的引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。
C.牛顿对引力常量G进行准确测定,并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中
D.卡文迪许进行了月-地检验,得出天上和地表的物体间的引力作用都遵从万有引力定律
【答案】CD
【详解】A.爱因斯坦在其相对论中指出,时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的,即绝对时空观。故A正确,不符合题意;
B.胡克等人认为行星所受太阳的引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。故B正确,不符合题意;
C.牛顿发现了万有引力定律,并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中,但是没有测出引力常数。故C错误,符合题意;
D.牛顿进行了月-地检验,得出天上和地表的物体间的引力作用都遵从万有引力定律。故D错误,符合题意。
故选 CD。
14.牛顿建立的经典力学理论对低速运动的物体很精确,但对 运动的物体就不适用了。物理学家 建立的狭义相对论弥补了牛顿经典力学理论的局限性,根据狭义相对论,当电子速度达到倍光速时,其质量达到静止质量的 倍。(数字形式作答)
【答案】 高速 爱因斯坦 2
【详解】[1]牛顿建立的经典力学理论对低速运动的物体很精确,但对高速运动的物体就不适用了。
[2]物理学家爱因斯坦建立的狭义相对论弥补了牛顿经典力学理论的局限性。.
[3]根据爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系得
即当电子速度达到 倍光速时,其质量达到静止质量的2倍。
三.狭义相对论的两个基本假设(共9小题)
15.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,促进了人类文明的进步,下列关于物理学家的贡献正确的是( )
A.开普勒发现了万有引力定律
B.牛顿测出了万有引力常量
C.爱因斯坦创立了狭义相对论
【答案】C
【详解】A.牛顿发现了万有引力定律,故A项错误;
B.卡文迪许测出了万有引力常量,故B项错误;
C.爱因斯坦创立了狭义相对论,故C项正确。
故选C。
16.在人类对物质运动规律的认识过程中,许多物理学家大胆猜想、勇于质疑,取得了辉煌的成就,下列有关科学家及他们的贡献描述中正确的是( )
A.开普勒潜心研究第谷的天文观测数据,提出行星绕太阳做匀速圆周运动
B.卡文迪许在牛顿发现万有引力定律后,进行了“月地检验”,将天体间的力和地球上物体的重力统一起来
C.牛顿发现太阳与行星之间作用力的规律,并将其推广到任何两个物体之间
D.在研究人造地球卫星的“高速”运动时,爱因斯坦的相对论与牛顿万有引力定律的计算结果有很大的差别,因此牛顿定律并不适用
【答案】C
【详解】A.开普勒潜心研究第谷的天文观测数据,提出行星运动定律,指出了行星绕太阳在椭圆轨道上运动,故A错误;
B.牛顿进行了“月﹣地检验”实验,卡文迪许测出了万有引力常量,故B错误;
C.牛顿发现太阳与行星之间的作用力规律,并将其推广到自然界中任何两个物体之间,故C正确;
D.所说的高速指的是接近光速,在研究人造地球卫星的运动时,牛顿运动定律仍然适用,故D错误。
故选C。
17.关于物理学相关知识,下列叙述中正确的是( )
A.“牛顿”可以是国际单位制中的基本单位
B.小船渡河时因水流速度忽然增大而缩短了渡河的时间
C.狭义相对论以两个基本假设为前提:相对性原理和光速不变原理
D.通过万有引力定律计算可知,只要适当调整高度,惠来上空也可能存在同步卫星
【答案】C
【详解】A.牛顿是导出单位,故选项A错误;
B.将小船渡河的运动分解为沿河岸的运动和垂直河岸的运动,根据运动的独立性和等时性可知水流速度忽然增大不影响垂直河岸的运动,则渡河的时间不变,故选项B错误;
C.爱因斯坦的狭义相对论以两个基本假设为前提:相对性原理和光速不变原理,故选项C正确;
D.地球同步卫星的周期为24h,则高度一定为36000km,转动方向为自西向东,则其定点在赤道上方,故惠来上空不可能存在同步卫星,故选项D错误;
故选C。
18.下列说法正确的是( )
A.法拉第对理论和实验资料进行严格分析后,得到法拉第电磁感应定律
B.法国物理学家库仑比较准确地测定了电子的电荷量
C.普朗克为了解释黑体辐射的问题,提出了能量量子化概念
D.爱因斯坦提出的相对论否定了经典力学理论
【答案】C
【详解】A.法拉第发现了电磁感应现象,而电磁感应定律则是纽曼和韦伯先后提出的,故A错误;
B.电荷量e的数值最早是由物理学家密立根测得的,故B错误;
C.普朗克为了解释黑体辐射的问题,提出了能量量子化概念,故C正确;
D.爱因斯坦提出的相对论,但相对论并没有否定经典力学,而是在其基础上发展起来的,只是说明了经典力学的局限性,故D错误。
故选C。
19.(多选)下列说法正确的是( )
A.伽利略在研究力与运动的关系时用了理想实验法
B.“重心”概念的建立用到了理想模型法
C.开普勒基于第谷的观测数据总结得到开普勒三定律
D.在不同的惯性参考系中,物理规律的形式不同
【答案】AC
【详解】A.伽利略通过理想斜面实验研究力与运动关系,伽利略运用了理想实验的科学研究方法,故A正确;
B.引入“重心”的概念,作为物体所受重力的等效替代点,运用了等效替代的方法,故B错误;
C.开普勒根据第谷的观测数据总结出了开普勒三定律,故C正确;
D.根据狭义相对论基本原理,在不同的惯性参考系中,物理规律的形式相同,都是等价的,故D错误。
故选AC。
20.(多选)下列说法正确的是( )
A.物体所受合力的冲量越大,但合力做功不一定越大
B.一个热力学系统不可能把吸收的热量全部用来对外做功
C.一些昆虫可以停在水面上,是因为昆虫受到水的浮力等于昆虫的重力
D.狭义相对论的其中一个假设是在不同的惯性参考系中物理规律的形式都是相同的
【答案】AD
【详解】A.物体所受合力的冲量越大,则动量变化量越大,动量变化可能只改变方向,故动能不一定变大,合外力做功不一定越大,故A正确;
B.一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功,并不违反热力学第二定律,该过程中可能引起了其他方面的变化,故B错误;
C.一些昆虫可以停在水面上,是由于水表面存在表面张力的缘故,故C错误;
D.狭义相对论的其中一个假设是在不同的惯性参考系中物理规律的形式都是相同的,故D正确。
故选AD。
21.(多选)下列说法正确的是( )
A.机械波和电磁波在介质中的传播速度都只由介质决定
B.假设火车以接近光速的速度通过站台,站台上的旅客观察到车上的乘客变矮了
C.攀登珠峰的登山队员带的眼镜上涂有一层增反膜,是利用了光的干涉原理
D.光纤通信利用了光的全反射及激光相干性好的特性
E.光会发生偏振现象,它说明光是一种横波
【答案】CDE
【详解】A.机械波在介质中的传播速度由介质决定,与波的频率无关,电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关,故A错误;
B.火车以接近光速的速度通过站台,站台上的旅客观察到车上的乘客变瘦了,而不是变矮,故B错误;
C.增反膜是在薄膜上、下表面反射光相长干涉的原理,使反射光得到增强,故C正确;
D.光纤通信利用了光的全反射及激光相干性好的特性,故D正确;
E.光的偏转现象说明光时横波,故E正确。
故选CDE。
22.1887年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明:在不同的参考系中,光的传播速度 !这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系 (填“相符”或“不符”)
【答案】 都是一样的 不符
【详解】[1][2]1887年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明:在不同的参考系中,光的传播速度都是一样的!这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符。
23.π介子与质子相碰可产生其他粒子,其中有一种k0粒子,它经的距离便衰变成两个具有相反电荷的π介子。若k0粒子的速率为v=2.24×108 m/s,试求其固有寿命。
【答案】3.0×10-10 s
【详解】k0粒子的速率已达v=2.24×108 m/s,是光速的70%以上,应该用相对论解题。在实验室中测得的粒子运动的时间间隔为
根据时间延缓效应
可得
四.“同时”的相对性(共4小题)
24.以高速列车为例(如图所示),假定车厢安装着一个墨水罐,它每隔一定时间滴出一滴墨水,车上的人测得,墨水在t1′、t2′两个时刻在地面形成P、Q两个墨点,也就是说发生了两个事件,车上的人认为两个事件的时间间隔是Δτ=t2′-t1′,地面观察者测得的时间间隔为Δt=t2-t1,则Δτ与Δt的关系是( )
A.Δτ>Δt
B.ΔτΔτ
故选B。
25.下列说法正确的是( )
A.“天上一日,人间一年”的神话,不可能实现
B.“动棒缩短”是指棒本身在物理实质上发生了变化
C.无线电波频率较低,波长较长,易绕过障碍物
D.当电磁振荡停止时,已发出的电磁波立即消失,不再继续传播
【答案】C
【详解】A.根据相对论,物体运动速度越接近光速则其时间流逝越慢,物体以光速运行时时间停止流动,故只要“天上的物体”速度足够大,可以做到“天上一日,人间一年”的神话,故A错误;
B.“动棒缩短”是由于相对运动而引起的观测效应,并不是棒的本身发生了物理上实质的变化,故B错误;
C.无线电波波长较长,频率较低,易绕过障碍物,故C正确;
D.当发射电路的电磁振荡停止了,只是不能产生新的电磁波,但已发出的电磁波不会立即消失,还要继续传播一段时间,故D错误。
故选C。
26.(多选)如图所示,地面上、两处的中点处有一点光源,甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为(接近光速)的火箭沿方向飞行,两观察者身边各有一个事先在地面校准了的相同的时钟,下列对相关现象的描述中,正确的是( )
A.甲测得的光速为,乙测得的光速为
B.甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变快了
C.甲测得的间的距离大于乙测得的间的距离
D.当光源发生一次闪光后,甲认为、两处同时接收到闪光,乙则认为先接收到闪光
【答案】CD
【详解】A.根据爱因斯坦的光速不变原理,可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,故D错误;
B.根据钟慢效应:运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越快,钟走的越慢,接近光速时,钟就几乎停止了;甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变慢了,故B错误;
C.根据尺缩效应:在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短,可知甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离,故C正确;
D.当光源S发生一次闪光后,甲认为A、B两处同时接收到闪光,对乙而言,则乙认为B先接收到闪光,故D正确。
故选CD。
27.相对论的创始人是爱因斯坦。根据相对论理论,时间、空间与物体的运动速度 (填“有关”或“无关”),物体的质量随着速度的增加而 (填“增加”、“减少”或“不变”)。
【答案】 有关 增加
【详解】[1]根据相对论理论,时间、空间与物体的运动速度有关;
[2]根据相对质量公式
式中是物体静止时的质量,是物体运动时的质量,是物体的速度,是光速,由公式可知物体的质量随着速度的增加而增加。
五.长度的相对性(共7小题)
28.假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行,其内站立着一个中等身材的人,站在路旁的人观察车里的人,观察的结果是( )
A.这个人身体变高
B.这个人身体变矮
C.这个人身体变胖
D.这个人身体变瘦
【答案】D
【详解】由公式可知,在运动方向上,人的宽度要减小,在垂直于运动方向上,人的高度不变。
故选D。
29.一枚静止时长度为的火箭以接近光速的速度从观察者身边掠过,观察者观测到火箭的长度( )
A.小于B.大于C.等于D.大于或等于
【答案】A
【详解】据相对论的“尺缩效应”可知,观察者观测到火箭的长度小于。
故选A。
30.将一根长木棒沿着火车行驶的方向平放在车厢内。一个站在站台上的人,测量该木棒的长度,正确的是( )
A.火车速度v=0.5c时测得的长度小于火车速度v=0.2c时测得的长度
B.火车速度v=0.5c时测得的长度等于火车速度v=0.2c时测得的长度
C.火车速度v=0.9c时测得的长度大于火车速度v=0时测得的长度
D.火车速度v=0.5c时测得的长度等于火车速度v=0时测得的长度
【答案】A
【详解】根据相对论公式
可知,火车运动的速度v越大,所测长木棒的长度越小。
故选A。
31.(多选)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。下列说法正确的是( )
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.相对梭镖静止的观察者看到管子变短,在某个位置,梭镖从管子的两端伸出来
【答案】AD
【详解】ABC.根据狭义相对论的尺缩效应,如果梭镖相对于观察者运动,那么梭镖收缩变短,而管子长度不变,因此在某个位置,管子能完全遮住梭镖,选项A正确,BC错误;
D.管子相对梭镖高速运动,由尺缩效应可知相对梭镖静止的观察者看到管子变短,在某个位置,梭镖从管子的两端伸出来,选项D正确。
故选AD。
32.(多选)下列表述正确的是( )
A.机械能可以全部转化成内能,但这个过程是不可逆的
B.农民给土壤松土,是为了使地下的水分快速上升到地面
C.在一列沿平直轨道飞快地匀速行驶的火车车厢中央有一光源发出了一个闪光,则地面上的静止观察者看到:闪光先到达后壁,后到达前壁
D.图示电场是不可能存在的
【答案】ACD
【详解】A.根据热力学第二定律可知机械能可以全部转化成内能,但这个过程是不可逆的,故A正确;
B.农民给土壤松土可以破坏土壤里的毛细管,可以保存土壤里的水分,故B错误;
C.地面上的观察者以地面为参考系,根据狭义相对论原理,光向前向后传播的速度相等,向前传播的路程长些,到达前壁的时刻晚些,所以闪光先到达后壁,后到达前壁,故C正确;
D.带电物体在静电场中沿闭合路径运动一周回到原位,电场力做功为零,在图示的假想电场中,一个电荷从场强较强的上部沿电场线向左运动,然后垂直电场线向下运动到中部场强较弱处,再向右运动,再向上回到原位,电场力做功不为零,不符合静电场的保守性,那么这种电场不存在,故D正确。
故选ACD。
33.如图所示,两辆静止时完全相同的飞船,甲乘坐的飞船静止,乙乘坐的飞船高速向右匀速行驶,因相对论的“尺缩效应”,在甲看来,乙乘坐的飞船长度缩短了,那么在乙看来,甲乘坐的飞船的长度 (选填“变短”、“变长”或“无变化”);此时在甲看来,乙乘坐的飞船的高度 。(选填“变矮”、“变高”或“无变化”)
【答案】 变短 无变化
【详解】[1][2]由题意,根据相对论的“尺缩效应”,即
为物体的固有长度,为物体运动的速度。可知,在甲看来,乙乘坐的飞船长度缩短了,同理在乙看来,甲乘坐的飞船的长度也变短;此时在甲看来,在垂直乙飞船的运动方向上,所以观察到乙乘坐的飞船的高度无变化。
34.一支静止时30m的火箭以3km/s的速度从观察者的身边飞过。
(1)火箭上的人测得火箭的长度应为多少?
(2)观察者测得火箭的长度应为多少?
(3)如果火箭的速度为光速的二分之一,观察者测得火箭的长度应为多少?
(4)火箭内完好的手表走过了1min,地面上的人认为经过了多少时间?
【答案】(1)30m;(2)约30m;(3)约26m;(4)约1min
【详解】(1)火箭上的人相对火箭永远是静止的,无论火箭速度是多少,火箭上的人测得火箭长与静止时测得的火箭的长均是l=30m。
(2)而火箭外面的观察者看火箭时,有相对速度v,则它的测量值要缩短,即l′
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