相对论习题(2)
2020年高考复习微专题—相对论简介习题选编(二) 含答案
微专题—相对论简介习题选编（二）一、多项选择题1．下列说法正确的是（）A．狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关B．电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短C．分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距D．如图1所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，则在玻璃中a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角E．如图2所示，偏振片P的透振方向为竖直方向，沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一侧能观察到透射光2．下列说法正确的是（）A．太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域B．两列机械波在同一介质中相遇，波长相同一定能获得稳定的干涉图案C．狭义相对论的第一个基本假设：力学规律在任何惯性系中都是相同的D．分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较宽E．电视机显像管里的电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控制3．下列说法中正确的有（）A．一切波都能发生衍射现象B．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置C．X射线的波长比紫外线和γ射线更短D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短4．接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（）A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到地球上的钟较慢5．如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中光速)的飞船反向运动．则下列说法正确的是（）A．甲乙两人相对速度为1.4cB．甲观察到乙的身高不变C．甲观察到乙所乘的飞船变短D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快6．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是（）A．狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论B．在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律C．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的7．爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为（）A．否定了经典力学的绝对时空观B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性C．打破了经典力学体系的局限性D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界8．根据相对论的知识分析，下列说法正确的是（）A．经过太阳周边的光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用B．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星C．引力场越强的位置，时间进程越快D．广义相对论可以解释引力红移现象9．对狭义相对论的理解正确的是（）A．在不同惯性系中，基本的物理规律可能是不同的B．在不同惯性系中，光在真空中的传播速度均相同C．狭义相对论适合于任何惯性系即适合于一切物体D．狭义相对论只涉及惯性系10．下列叙述中，属于经典时空观内容的是（）A．在任何参考系中测量同一个物体，都具有相同的长度B．光速是自然界中的极限速度，任何事物的速度不能超过光速C．任何事物所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的D．同时是相对的11．在一列相对于地面的速度为v（v接近光速c）的高速行驶的火车上，人以速度u'沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度变换公式，下列说法正确的是（）A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车的速度之和B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车的速度之和C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速12．随着科学技术的发展，人类遨游太空终究会实现。
高二物理相对论练习题(有答案)
相对论的诞生时间和空间的相对性狭义相对论的其他结论1、下列各选项中,不属于狭义相对论内容的是( )A.光子的能量与光的频率成正比B.物体的质量随着其运动速度的增大而增大C.在不同的惯性参考系中,时间间隔具有相对性D.在不同的惯性参考系中,长度具有相对性2、下列说法正确的是( )A.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的B.在真空中,若光源向着观察者以速度v运动,则光相对于观察者的速度为c vC.不管光源相对观察者做什么样的运动,光相对观察者的速度为定值D.狭义相对论认为不同惯性参考系中,物理规律不一定相同3、如图所示,一根10m长的梭镖以相对论速度穿过一根10m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的,下列关于梭镖穿过管子的叙述正确的是( )A.观察者一定看到梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它B.观察者一定看到管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来C.观察者一定看到两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖D.与观察者的运动情况有关,观察者看到的一切都是相对的,依赖于所选参考系4、如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行,如图所示。
下列说法正确的是( )A.你根据你的质量在增加发觉自己在运动B.你根据你的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动C.你根据你在变小发觉自己在运动D.你永远不能由自身的变化知道你的速度5、假设太空爱好者乘飞船到距离地球10光年的星球上去,若该爱好者欲将行程缩短4光年。
则飞船相对于地球的飞行速度为( )A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c6、一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车,都被加速到接近光速,在我们的静止参考系中进行测量,下列说法正确的是( )A.摩托车的质量增大B.有轨电车的质量增大C.摩托车和有轨电车的质量都增大D.摩托车和有轨电车的质量都不增大7、有两个惯性参考系1和2,彼此相对做匀速直线运动,下列叙述正确的是( )A.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变快了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变慢了B.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变快了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变快了C.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变慢了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变快了D.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变慢了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变慢了8、能用来计时的钟表有多种,如图所示,从左到右依次为沙漏计时仪器、电子表、机械表、生物钟。
第十八章 相对论习题
电子相对于电子的速度正是要求的，可以通过洛仑兹速度逆
变换求出。
选择地球为 S 系，正电子为 S 系，则 u x 0.9c , v 0.9c 由洛仑兹速度变换得电子相对负电子的速度为：
ux v u 0.994c x v 1 2 ux c
要 求
请选择其它方式的参考系计算此题，从中有什么体会。
18-7 设在宇航飞船的观察者测得脱离它而去的航天器
8 1
相对它的速度为 1.2 10 m s i 。同时，航天器发射
一枚空间火箭，航天器的观察者测得火箭相对它的速度
为1.0 10 m s i 。问：（1）此火箭相对宇宙飞船的
2 x 2 y 2 z
速度方向为
arctg
uy ux
arctg
c2 v2 v
可见，光子在地面参考系中的速度的大小仍然是光速， 但速度的方向已经改变了。 1、光速方向改变了，这与光速不变原理矛盾吗？
问 题
2、物理中所有的速度都不能大于光速吗？
18-9 设地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60 的速率向 c
请说明负号的意义. 解法2: 由长度收缩公式,地面上的观察者测得火车的空间长度为:
x1 ) 1 v x 2 x1 ( x 2
2
c2
0.30 10 3
(100 10 3 ) 2 1 (3 10 8 ) 2
再由洛仑兹逆变换
t1 ) (t 2
(t 2 t1 )
行驶,地面上观察者发现有两个闪电同时击中火车的前后两端 .问火车上的观察者测得两闪电击中火车前后两端的时间间隔
为多少?
解 分析 选地面为 S 系,火车为 S 系,把两闪电击中火
相对论习题及答案解析
(D) 若 u 沿 X ′ 轴正向，则α > 45° ；若 u 沿 X ′ 轴反向，则α < 45° 。
答案：A
4.电子的动能为 0.25MeV，则它增加的质量约为静止质量的？
()
(A) 0.1 倍 （B）0.2 倍 (C) 0.5 倍 (D) 0.9 倍
答案：D
5. Ek 是粒子的动能，p 是它的动量，那么粒子的静能 m0c 2 等于
∆t′ = u∆x ⋅ v / c2 (1)
∆t′ = ∆x′ ⋅ v / c2 (2)
联立两式得到
u∆x = ∆x′ ⇒ u = ∆x′ ⇒
1 = ∆x′
∆x
1− (v / c)2 ∆x
⇒ v = c 1− (∆x / ∆x′)2
代入(2)式中得到
∆t′ = ∆x′ ⋅ v / c2 = ∆x′⋅ 1− (∆x / ∆x′)2 / c = 2 × 1− (1/ 2)2 /(3×108 ) = 5.77×10−9 s
7.论证以下结论：在某个惯性系中有两个事件同时发生在不同的地点，在有相对运动的其他
惯性系中，这两个事件一定不同时发生 。
证明：令在某个惯性系中两事件满足 ∆t = 0 ， ∆x ≠ 0 则在有相对运动的另一个惯性系中(相对运动速度为 v ),两事件的时间间隔是 ∆t′ = u(∆t − ∆x ⋅ v / c 2 ) = −u∆x ⋅ v / c 2 = − ∆x ⋅ v / c 2
∆x′ = u(∆x − v∆t) = u∆x = ∆x > ∆x 1 − (v / c)2
所以，在原惯性系中空间间隔最短。
9. 一光源在 K ′ 系的原点 O′ 发出一光线。光线在 O′X ′Y ′ 平面内且与 x′ 轴的夹角为θ ′ 。设
高考物理近代物理知识点之相对论简介技巧及练习题附解析(2)
高考物理近代物理知识点之相对论简介技巧及练习题附解析(2)一、选择题1．根据所学的物理知识，判断下列说法中正确的是（）A．伽利略通过“理想实验”得出“力是维持物体运动的原因”B．法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律C．爱因斯坦质能方程中：高速运动的粒子质量比其静止时的质量（静质量）更小D．汤姆生利用阴极射线管发现了电子，并提出了原子的核式结构模型2．下列说法正确的是（）A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值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，是对经典力学的全盘否定D．经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值3．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只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AB间的距离大于乙测得的AB间的距离B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-vD．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，乙则认为A先接收到闪光4．以下说法中正确的是（）A．红外线的波长比可见光的波长长,银行利用红外线灯鉴别钞票的真伪B．麦克斯韦提出了电磁场理论,并用实验证实了电磁波的存在C．多普勒效应说明波源的频率发生改变D．狭义相对论认为:在惯性系中,不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的5．关于科学家在物理学上做出的贡献，下列说法正确的是A．奥斯特发现了申磁感应现象B．爱因斯坦发现了行星运动规律C．牛顿提出了万有引力定律D．开普勒提出了狭义相对论6．下列说法正确的是________．A．机械波和电磁波都能在真空中传播B．光的干涉和衍射说明光是横波C．铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测D．狭义相对论指出，物理规律对所有惯性参考系都一样7．关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是（）A．中是物体以光速运动的动能B．是物体的核能C．是物体各种形式能的总和D．是在核反应中，亏损的质量和能量的对应关系8．已知电子的静止能量为0.511MeV，若电子的动能为0.25MeV，则它所增加的质量 与静止质量0m的比值近似为（）mA．0.1B．0.2C．0.5D．0.99．如图所示，一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大（）A．摩托车B．有轨电车C．两者都增加D．都不增加10．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为（）A．洞口为椭圆形，隧道长度变短B．洞口为圆形、隧道长度不变C．洞口为椭圆形、隧道长度不变D．洞口为圆形，隧道长度变短11．下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是()A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例12．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了13．有两只对准的标准钟，一只留在地面上，另一只放在高速飞行的飞船上，则下列说法正确的是()A．飞船上的人看到自己的钟比地面上的钟走得慢B．地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得慢C．地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快D．因为是两只对准的标准钟，所以两钟走时快慢相同14．下列说法中正确的是________。
相对论习题
(A) c t
(B) t
(C) c t 1 / c
( D) c t 1 / c
2
2
[A]
20
例.观测者甲和乙分别静止于两个惯性参照系K和K 中，甲测得在 同一地点发生的两个事件间隔为4s，而乙测得这两个事件的时 间间隔为5s，求：K 相对于K的运动速度。 解:因两个事件在 K 系中同一地点发生，则根据时钟变慢公式，有
例：设想一飞船以 0.80c的速度在地球上空飞行，如果 这时从飞船上沿速度方向抛出一物体，物体相对飞 船速度为0.90c。问：从地面上看，物体速度多大？ 解： 选飞船参考系为S系 选地面参考系为S系
S
0.90c
S u
x
x
u 0.80c x
x x u
u 1 2 x c
15
3 2 ( H) ( 例 已知一个氚核 1 和一个氘核 1H)可聚变 1 4 成一氦核 2 H e , 并产生一个中子 0 n , 试问这个核聚
变中有多少能量被释放出来 .
解 核聚变反应式
2 3 4 1 1 H 1 H 2 He 0 n
2 2 m0c ( 1H) 1875.628MeV 2 3 m0c ( 1H) 2808.944MeV 2 4 m0c ( 2 He) 3727.409MeV 2 1 m0c (0 n ) 939.573MeV
2
2
1
c2
c ux
2
2
c
ux 2
c 2 ux 2 1 2
c ux
c2
2
c2
2u x c 2 2u x 2
狭义相对论习题
6.两惯性系中的观察者O和O’以0.6c的相对速度 互相接近。如果O测得两者的初始距离是20m， O’测得两者经过多少S后相遇？
P93 6 t 8.89108 s
10．讨论以下观点是否正确，并说明原因。
（１）以0.4c匀速飞离地球的飞船向着地 球发出的光信号相对地球的速率为0.6c
（２）在某一惯性系中，两个同时发生的事件， 在其他惯性系肯定不同时。 （３）在某一惯性系中，两个不同时发生的事件 ，总能找到另一惯性系使之同时发生。 （４）在某一惯性系中，两个不同地发生的事件 ，总能找到另一惯性系使之同地发生。
典 例 5. 假 设 一 个 静 止 质 量 为 m0 、 动 能 为 2m0c2的粒子同静止质量为2m0，处于静止状 态的粒子相碰撞并结合在一起，试求碰撞
后结合在一起的粒子的静能1/4Mev的电子，其运动速度约为多少？
已知moc2=0.5Mev
解： EK E E0 mc2 m0c2 ( 1)m0c2
典例2.地球上的观察者发现一只以0.6c的速率向东航 行的宇宙飞船将在5s后同一个以0.8c的速率向西飞 行的彗星相撞。（1）飞船中的人们看到彗星以多大 速率向他们接近。（2）按照他们的钟，还有多长时 间允许他们离开原来航线避免碰撞。
➢利用原时和两地时的关系
5．一宇宙飞船的原长为L′以速率u相 对于地面作匀速直线运动。有个小球 从飞船的尾部运动到头部，宇航员测 得小球的速度恒为v ′试分别求出宇航 员和地面观察者测得小球由尾部运动 到头部所需的时间。
12
3
1
v c
2 2
4 9
v 0.745c
4.快速介子的总能量E＝3000Mev，而E0=100Mev， 其固有寿命为2×10-6 s，求它运动的距离。
狭义相对论习题
狭义相对论作业题一、选择题1.一宇航员要到离地球5光年的星球旅行，若希望把这段路程缩短为3光年，宇航员所乘坐的火箭相对于地球的速度应该是：(c表示真空中的光速)A. v =0.8c；B. v = 0.6c；C. v = 0.9c；D. v = 0.5c2. 质子在加速器中被加速，当其动能是其静止能量的四倍时，其质量为其静止质量的A. 8倍；B. 6倍；C. 4倍；D. 5倍3.K系与K’系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K’系相对于K系沿Ox轴正方向匀速运动。
一根刚性尺静止在K’系中，与O’x’轴成30°角。
今在K系中观测得该尺与Ox轴成45°角，则K’系相对于K系的速度是：A.（2/3）c；B.（1/3）c；C.（2/3）1/2c；D. (1/3) 1/2c4. 在狭义相对论中，下列说法正确的是？(1)一切动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速。
(2)质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的。
(3)在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两事件在其他一切惯性系中也是同时发生的。
(4)惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。
A.（1），（3），（4）B.（1），（2），（4）C. （1），（2），（3）D.（2），（3），（4）二、填空题1. 如图，静止于地面参照系中的一个光源沿x轴方向发出光，光速是c (c表示真空中的光速)；宇航员甲在沿x轴方向飞行的火箭中，火箭相对于地面的速度v1= 0.3c，宇航员甲测得该光源发出的光的速度u1= 。
宇航员乙在沿x 轴反方向飞行的火箭中，火箭相对于地面的速度v 2 = 0.2c ，宇航员乙测得该光源发出的光的速度u 2 = 。
2. (1) 在速度为v = 情况下，粒子的动量等于其非相对论动量的两倍。
(2) 在速度为v = 情况下，粒子的动能等于其静止能量。