相对论习题

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。

自学者参考相对论习题8-1 一艘空间飞船以0.99c 的速率飞经地球上空1000 m 高度，向地上的观察者发出持续2×10-6s 的激光脉冲. 当飞船正好在观察者头顶上垂直于视线飞行时，观察者测得脉冲讯号的持续时间为多少？ 在每一脉冲期间相对于地球飞了多远？ 8-1 6221014/1−×=−Δ=Δcv t τs , 4200=Δ=Δt v l m.8-2 1952年杜宾等人报导，把 π+ 介子加速到相对于实验室的速度为(1- 5)×10-5 c 时，它在自身静止的参考系内的平均寿命为2.5×10-8 s ，它在实验室参考系内的平均寿命为多少？通过的平均距离为多少？ 8-2 5105.2−×=Δ=Δτγt s , l = 7.5×103 m.8-3 在惯性系K 中观测到两事件发生在同一地点，时间先后相差2 s ．在另一相对于K 运动的惯性系K ′中观测到两事件之间的时间间隔为3 s ．求K ′系相对于K 系的速度和在其中测得两事件之间的空间距离. 8-3 c c tv ⋅=⋅ΔΔ−=35)(12τ, c t v l 5=Δ=.8-4 在惯性系K 中观测到两事件同时发生，空间距离相隔1 m ．惯性系K ′沿两事件联线的方向相对于K 运动，在K ′系中观测到两事件之间的距离为3 m ．求K ′系相对于K 系的速度和在其中测得两事件之间的时间间隔。

8-4 c c x xv ⋅=⋅ΔΔ−=38)'(12, 81094.0'−×−=Δt s.8-5 一质点在惯性系K 中作匀速圆周运动，轨迹方程为x 2 + y 2 = a 2, z = 0, 在以速度V 相对于K系沿x 方向运动的惯性系K ′中观测，该质点的轨迹若何？8-5 质点的轨迹为一椭圆：1')/1('222222=+−a y a c v x .8-6 斜放的直尺以速度V 相对于惯性系K 沿x 方向运动，它的固有长度为l 0， 在与之共动的惯性系K ′中它与x ′轴的夹角为θ′.试证明：对于K 系的观察者来说，其长度l 和与x 轴的夹角θ分别为 2222220/1'tan tan ,sin )'cos /1(cV c V l l −=+−=θθθθ.8-6)/1'tan arctan(22cv −=θθ.8-7 惯性系K ′相对于惯性系K 以速度V 沿x 方向运动，在K ′系观测， 一质点的速度矢量v ′在x ′y ′面内与x ′轴成θ′角. 试证明：对于K 系，质点速度与x 轴的夹角为'cos ''sin /1'tan 22θθθv V c V v +−=8-7 2/'cos '1'cos 'c Vv V v v x θθ++=, 222/'cos '1/1'sin 'c Vv c V v v y θθ−−=; 'cos '/1'sin 'arctan 22θθθv V c V v +−=.8-8 一原子核以0.5c 的速率离开某观察者运动。

2024高考物理相对论基础习题集及答案一、选择题1. 相对论的提出是基于下列哪个实验事实？A. 光的传播速度是恒定的B. 物体的质量与速度无关C. 质量与能量的转化关系D. 质量对时间的影响2. 相对论中的洛伦兹变换用于描述什么？A. 物体在运动过程中的能量变化B. 速度趋近于光速时的时间变化C. 光在不同参考系中的传播速度D. 物体速度相对于观察者的变化3. 根据爱因斯坦的相对论，下列哪个命题是正确的？A. 时间是绝对恒定的B. 物体的质量越大，速度越大C. 光在真空中的速度是恒定的D. 空间的长度会随时间变化4. 在相对论中，同时性是相对的概念，这意味着什么？A. 不同参考系中的事件发生时间可能不同B. 运动物体会比静止物体时间快C. 光的速度与参考系无关D. 远离观察者的物体速度越快5. 根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，我们可以得出什么结论？A. 能量与速度成反比B. 质量与能量之间存在等效关系C. 能量可以转化为质量D. 质量可以转化为能量二、填空题1. 爱因斯坦的相对论是基于对光速不变的观察而提出的。

2. 相对论中的洛伦兹变换可以描述运动物体的时空坐标变换。

3. 根据相对论，光的速度在任何参考系中都是恒定的。

4. 相对论中的同时性是相对的，不同参考系中的事件发生时间可能有差异。

5. 爱因斯坦的质能方程E=mc^2描述了质量与能量之间的等效关系。

三、解答题1. 请简要说明相对论的基本概念和原理。

相对论是由爱因斯坦在20世纪初提出的一种物理理论，它主要包括狭义相对论和广义相对论两个部分。

狭义相对论是基于光速不变原理提出的，它指出光的传播速度在任何惯性参考系中都是恒定的。

根据狭义相对论，物体的质量会增加、长度会收缩、时间会变慢等效应将随着物体的速度接近光速而变得显著。

狭义相对论还引入了洛伦兹变换来描述时空坐标的变换。

广义相对论是在狭义相对论的基础上发展起来的，它建立在等效原理的基础上。

广义相对论认为，物体的引力与其所在区域的时空弯曲有关，而不仅仅是质量的作用。

1．爱因斯坦相对论的提出是物理学思想的重大革命，因为它A．提示出时间和空间并非绝对不变的B．否定了牛顿力学C．修正了能量和质量互相转化的理论D．是最终的物理理论，不用再发展和完善了2．下列说法中正确的是A．所有惯性系的物理基本规律都是等价的B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态、观察者的运动速度有关C．在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同D．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，它们不是相互独立的3．下列各种物体的运动，不服从经典力学规律的是A．发射导弹B．自行车、汽车、飞机等交通工具的运动C．真空中光速不变D．人造卫星绕地球运动4．下列关于广义相对论的说法正确的是A．引力场等效于一个做匀加速运动的参考第B．所有参考系都是平权的，不论它们是惯性系还是非惯性系，对于描述物理现象来说都是平等的C．引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别，譬如引力红移现象D．一个非惯性系，可以看成一个惯性系，只不过是它的后面有一个均匀的引力场5．关于经典力学的绝对时空观的下列说法中不正确的是A．时间和空间是相互联系和影响的B．同时发生的事件对任何参考系都是同时的C．在任何参考系中测量的时间间隔和空间距离都是相同的D．物体的质量是恒定不变的6．下列关于经典力学的评价正确的是A．经典力学揭示了自然界的运动规律，是不可否定的B．经典力学的时空观符合我们周围的客观事实，是完全正确的C．经典力学适用于宏观低速现象D．经典力学既然有误，不能再用来解决我们日常生活的问题7．下列说法中不符合狭义相对论时空观的是A．在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系中看来不是同时发生的B．时钟相对于观察者运动时会变慢C．物体相对于观察者静止时它的长度测量值最大D．物体的质量随运动速度的增加而减小8．火箭沿地面上A、B两点连线方向向右飞行，坐在火箭上的人观察到在A、B两点分别有一个事件同时发生，在与A、B都相对静止的地面观察者看来，__________点的事件先发生．，求爆炸中释放的能量．9．一核弹含20kg的钚．爆炸后生成物质质量比原来小11000010．观察者测出电子的质量为2m0，求电子速度．（m0是电子的静止质量）11．关于牛顿力学规律的适用范围，下列说法中正确的是A．适用于宏观物体B ．适用于微观物体C ．适用于高速运动的物体D ．适用于低速运动的物体2．设某人在以速度为0.6c 的飞船上，打开一个光源，则下列说法中正确的是A ．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.6cB ．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.4cC ．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速为cD ．在地面上任何地方的观察者看到这一光速是c3．下列哪些实验支持广义相对论A ．和用日全食机会观察恒星，发现恒星位置与实际不符B ．氢原子发出的光从太阳传播地球时的频率要比地球上氢原子发出的光的频率要低C ．水星在近日点的进动现象D ．迈克耳孙实验 4．根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系见图所示．由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8c （c 为光速）时，米尺长度大约为____________m ．在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度___________．5．π+介子是一种不稳定粒子，平均寿命是82.610s -⨯(在它自己的参考系中测得)(1)如果该粒子相对于实验室以0.8c 的速度运动，那么实验室坐标系中测得的π+介子寿命多长？(2) π+介子在衰变前运动了多长距离？6．一枚静止时长30m 的火箭以3km/s 的速度从观察者身边掠过，观察者测得火箭的长度为多少？火箭上的人测得火箭的长度为多少？如果火箭的速度为光速的二分之一呢？7．地球上的观察者，看见飞船A 以速度82.010/m s ⨯从他身边飞过，飞船B 以速度81.010/m s ⨯跟随A 飞行．求：(1)A 上的乘客看到B 的相对速度．(2)B 上的乘客看到A 的相对速度8．人造地球卫星以第二宇宙速度(约11km/s)运动，球卫星的质量与静质量的比值？9．把一个电子从静止加速到0.1c ，需要对它做多少功？如果将电子从0.8c 加速到0.9c ，又需对它做多少功？(电子静止质量3109.110m kg -=⨯)10．一个电子被电压为610V 的电场加速后，其质量为多大？速率为多大？c 速度00.1c 0.2c 0.3c 0.4c 0.5c 0.6c 0.7c 0.8c 0.9c。

高中物理相对论简介练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．下列说法中正确的是（）A．牛顿测出了引力常量，他被称为“称量地球质量”第一人B．相对论时空观认为物体的长度会因物体的速度不同而不同C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同D．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点2．2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对物理学的贡献。

爱因斯坦对物理学的贡献之一是（）A．建立“电磁场理论”B．创立“相对论”C．发现“能量守恒定律”D．发现“万有引力定律”3．下列说法不符合相对论的观点的是（）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总不会改变B．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小C．相对论认为时间和空间与物体的运动状态有关D．当物体运动的速度v远小于c时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计4．相对论已成为迄今人们认知并描述高速世界的最好理论工具。

创建相对论的科学家是（）A．牛顿B．伽利略C．开普勒D．爱因斯坦5．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）的火箭沿AB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c，乙测得的光速为c vB．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AB间的距离小于乙测得的AB间的距离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，乙则认为B先接收到闪光6．1905年到1915年，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。

狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。