學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)21第6章3時(shí)間、長(zhǎng)度的相對(duì)性

1、學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)（二十一）（建議用時(shí)：45分鐘）學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1.用相對(duì)論的觀點(diǎn)判斷，下列說(shuō)法正確的是（）A. 時(shí)間是絕對(duì)的，空間是相對(duì)的B. 時(shí)間和空間都是絕對(duì)的，在任何參考系中一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)物體的長(zhǎng)度總不會(huì)改變C. 在地面上的人看來(lái)，高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會(huì)變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時(shí)鐘是準(zhǔn)確的D. 在地面上的人看來(lái)，高速運(yùn)動(dòng)的飛船在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變窄，而飛船中的宇航員卻感覺(jué)到地面上的人看起來(lái)比飛船中的人扁一些E. 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度v?c時(shí)，“時(shí)間膨脹”和“長(zhǎng)度收縮”效應(yīng)可忽略不計(jì)【解析】時(shí)間和空間都是相對(duì)的，故選項(xiàng)A、B的說(shuō)法錯(cuò)誤；根據(jù)“時(shí)間膨脹”和“長(zhǎng)度收縮”效應(yīng)，選項(xiàng)C、D的說(shuō)法正

2、確；當(dāng)速度v?c時(shí)，1-修廣乃,所以“時(shí)間膨脹”和“長(zhǎng)度收縮”效應(yīng)可忽略不計(jì)，故選項(xiàng)E說(shuō)法正確.【答案】CDE2. 在地面附近有一高速飛過(guò)的火箭，關(guān)丁地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象中正確的是（）A. 地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了B. 地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了C. 火箭上的人觀察到火箭的長(zhǎng)度和時(shí)間進(jìn)程均無(wú)變化D. 火箭上的人觀察到地面物體長(zhǎng)度變小，時(shí)間進(jìn)程變慢了E. 火箭上的人觀察到地面物體長(zhǎng)度變大，時(shí)間進(jìn)程變慢了國(guó)【解析】由表達(dá)式每=產(chǎn)干天,可知AtAt,一個(gè)相對(duì)我們做局速運(yùn)動(dòng)的慣性系中發(fā)生的物理過(guò)程，在我們看來(lái)，它所經(jīng)歷的時(shí)間比在這個(gè)慣性系

3、中直接觀察到的時(shí)間長(zhǎng)，慣性系速度越大，我們觀察到的物理過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間越長(zhǎng).【答案】BCDA、B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場(chǎng)的長(zhǎng)軸方向在其上空高速飛過(guò)，且vaVB,對(duì)丁在飛機(jī)上的人觀察結(jié)果，下列說(shuō)法正確的是()A. A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度比B飛機(jī)上的人觀察到的大B. A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度比B飛機(jī)上的人觀察到的小C. 兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度相同D. 兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度相同E. A飛機(jī)上的人觀察B飛機(jī)的長(zhǎng)度和時(shí)間進(jìn)程均有微小變化【解析】由1=叭1-)(其中10是相對(duì)足球場(chǎng)靜止時(shí)的長(zhǎng)度)，可以看c出，速度越大，“動(dòng)尺變短”的效應(yīng)越明顯，選項(xiàng)B正確；但是足球場(chǎng)的短軸與

4、飛機(jī)速度方向垂直，所以兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度相同.因A、B兩飛機(jī)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以E正確.【答案】BDE帶正電的兀介子是一種不穩(wěn)定的粒子，當(dāng)它靜止時(shí)，平均壽命為2.5X108s,然后就衰變?yōu)橐粋€(gè)H子和一個(gè)中微子.今有一束兀介子，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得它的速率為u=0.99c,并測(cè)出它從產(chǎn)生到衰變通過(guò)的平均距離為52m.(1) 問(wèn)這些測(cè)量結(jié)果是否一致？(2) 計(jì)算相對(duì)丁兀介子靜止的參考系中兀介子的平均壽命是多少？【解析】(1)根據(jù)時(shí)間間隔的相對(duì)性，當(dāng)兀介子以u(píng)=0.99c的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動(dòng)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的平均壽命應(yīng)為U廣，、=2.510-8?S=1.8X10-7syl1VJ寸(0.99)在實(shí)驗(yàn)

5、中測(cè)得兀介子通過(guò)的平均距離約為d=uu0.99x3X108x1.8X10-7m=53m考慮到實(shí)驗(yàn)誤差，這一計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致.(2)實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得兀介子通過(guò)的距離為10,在相對(duì)兀介子靜止的參考系中測(cè)得兀介子通過(guò)的距離為1=1012=52X寸0.992m=7.3m在相對(duì)兀介子靜止的參考系中觀察，實(shí)驗(yàn)室以u(píng)=0.99c的速率通過(guò)1所用的時(shí)間，就是兀介子從產(chǎn)生到衰變的時(shí)間，即兀介子的平均壽命為2.5X10-8s.【答案】(1)一致(2)2.5X108s3. 人馬星座a星是離太陽(yáng)系最近的包星，它距地球4.3X1016m.設(shè)有一宇宙飛船往返丁地球和人馬星座a星之間.若宇宙飛船的速度為0.999c,按地

6、球上的時(shí)鐘計(jì)算，飛船往返一次需多少時(shí)間？如以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算，往返一次的時(shí)間乂為多少？【解析】以地球上的時(shí)鐘計(jì)算每=-=:以4：08SQ2.87X108SQ9年；V0.999K3A|0_出一/V若以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算：因?yàn)锳t-I，所以得匝=八1弋子=寸-(C)22.87X108X109992SQ1.28X1070.4年.【答案】9年0.4年4. 長(zhǎng)度測(cè)量與被測(cè)物體相對(duì)丁觀察者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，物體在運(yùn)動(dòng)方向長(zhǎng)度縮短了.一艘宇宙飛船的船身長(zhǎng)度為L(zhǎng)0=90m,相對(duì)地面以u(píng)=0.8c的速度從一觀測(cè)站的上空飛過(guò).(1) 觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？(2) 宇航員測(cè)得船身通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間

7、隔是多少？【解析】(1)觀測(cè)站測(cè)得船身的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=Lo寸1-u2/c2=90x寸10.82m=54m,通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔為L(zhǎng)547*=廣成=義2510-S.(2)宇航員測(cè)得飛船船身通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔為At=旻=79=3.75X10-7s.u0.8c【答案】(1)2.25X107s(2)3.75X107s能力提升4s,若相對(duì)甲做5s,則乙相對(duì)丁甲的運(yùn)動(dòng)速度是多少？35c.5. 在某地發(fā)生兩件事，靜止位丁該地的甲測(cè)得時(shí)間間隔為勻速直線運(yùn)動(dòng)的乙測(cè)得時(shí)間間隔為6. 如圖6-3-3所示，你站在水平木桿AB的中央附近，并且看到木桿落在地面上時(shí)是兩端同時(shí)著地的，所以，你認(rèn)為這木桿是平著落到了地面上；若此

8、時(shí)飛飛小姐正以接近光速的速度從你前面掠過(guò)，她看到B端比A端先落地，因而她認(rèn)為木桿是向右傾斜著落地的.她的看法是(填“正確”或“錯(cuò)誤”)的.圖6-3-3【解析】當(dāng)飛飛小姐掠過(guò)木桿時(shí)，在她看來(lái)，木桿不僅在下落，而且還在朝她運(yùn)動(dòng)，正好像星體朝你的飛船運(yùn)動(dòng)一樣.因此，在你看來(lái)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在飛飛小姐看來(lái)首先在B端發(fā)生.到底在A和B處的兩個(gè)事件是同時(shí)發(fā)生,還是在B處先發(fā)生？這一問(wèn)題是沒(méi)有意義的.因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述取決丁選擇的參考系.對(duì)丁你來(lái)說(shuō)木桿是平著下落的，對(duì)飛飛小姐來(lái)說(shuō)木桿是向右斜著下落的，雖然難以置信，但你和她都是正確的.【答案】正確7. 假如有一對(duì)孚生兄弟A和B,其中B乘坐速度

9、為v=0.9c的火箭飛往大角星（牧夫座a）,而后乂飛回地球.根據(jù)A在地球上的觀測(cè)，大角星離地球有40萬(wàn)光年遠(yuǎn)，這次B往返飛行經(jīng)歷時(shí)間為80.8年.如果B在離開(kāi)地球時(shí)，他們的年齡都為20歲，試問(wèn)當(dāng)B回到地球時(shí)，他們的年齡各有多大？【解析】設(shè)B在飛船慣性系中經(jīng)歷的時(shí)間為&根據(jù)時(shí)間延緩效應(yīng)得：幻TT，一，=i2，即80.8=力，解得：35.2（年）.所以B回到地球時(shí)的年齡寸#寸-爵為20+35.2=55.2（歲）.A的年齡為100.8歲.【答案】A.100.8歲B.55.2歲8. 宇宙射線中有一種叫做H子的粒子，在與H子相對(duì)靜止的慣性參考系中觀測(cè)到，它平均經(jīng)過(guò)2X106s（其固有壽命）就衰變?yōu)殡娮雍椭形⒆?但是，這種卜子在大氣中運(yùn)動(dòng)的速度非常大，可以達(dá)到v=2.994X108m/s=0.998c.請(qǐng)分析，卜子在大氣中可以運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)的距離？【解析】已知q=2X10-6s,v=2.994X108m/s.如果按照經(jīng)典物理來(lái)看，H子從產(chǎn)生