2018-2019学年高中物理教科版选修3-4（课件+检测+学业分层测评）：第6章 3 时间、长度的相对性 (3份打包)

学业分层测评(二十一) (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．用相对论的观点判断，下列说法正确的是(　　) A．时间是绝对的，空间是相对的 B．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 C．在地面上的人看来，高速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 D．在地面上的人看来，高速运动的飞船在运动方向上会变窄，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 E．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效应可忽略不计 【解析】　时间和空间都是相对的，故选项A、B的说法错误；根据“时间膨胀”和“长度收缩”效应，选项C、D的说法正确；当速度v≪c时，1－2≈1，所以“时间膨胀”和“长度收缩”效应可忽略不计，故选项E说法正确． 【答案】　CDE 2．在地面附近有一高速飞过的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是(　　) A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了 B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了 C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化 D．火箭上的人观察到地面物体长度变小，时间进程变慢了 E．火箭上的人观察到地面物体长度变大，时间进程变慢了 【解析】　由表达式Δt＝,可知Δt＞Δt′，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物理过程所经历的时间越长． 【答案】　BCD 3．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA＞vB，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是(　　) A．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大 B．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小 C．两飞机上的人观察到足球场的长度相同 D．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同 E．A飞机上的人观察B飞机的长度和时间进程均有微小变化 【解析】　由l＝l0(其中l0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，选项B正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同．因A、B两飞机有相对运动，所以E正确． 【答案】　BDE 4．带正电的π介子是一种不稳定的粒子，当它静止时，平均寿命为2.5×10－8 s，然后就衰变为一个μ子和一个中微子．今有一束π介子，在实验室中测得它的速率为u＝0.99c，并测出它从产生到衰变通过的平均距离为52 m. (1)问这些测量结果是否一致？ (2)计算相对于π介子静止的参考系中π介子的平均寿命是多少？ 【解析】　(1)根据时间间隔的相对性，当π介子以u＝0.99c的速率相对实验室运动时，在实验室测得的平均寿命应为 τ＝ s＝1.8×10－7 s＝ 在实验中测得π介子通过的平均距离约为 d＝uτ＝0.99×3×108×1.8×10－7 m＝53 m 考虑到实验误差，这一计算结果与实验结果一致． (2)实验室中测得π介子通过的距离为l0，在相对π介子静止的参考系中测得π介子通过的距离为 l＝l0 m＝7.3 m＝52× 在相对π介子静止的参考系中观察，实验室以u＝0.99c的速率通过l所用的时间，就是π介子从产生到衰变的时间，即π介子的平均寿命为Δτ＝2.5×10－8 s. 【答案】　(1)一致　(2)2.5×10－8 s 5．人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016m.设有一宇宙飞船往返于地球和人马星座α星之间．若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？ 【解析】　以地球上的时钟计算Δt＝s≈1.28×107s≈0.4年．＝2.87×108×，所以得Δt′＝Δts≈2.87×108 s≈9年；若以飞船上的时钟计算：因为Δt＝＝ 【答案】　9年　0.4 年 6．长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向长度缩短了．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以u＝0.8c的速度从一观测站的上空飞过． (1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？ (2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？ 【解析】　(1)观测站测得船身的长度为 L＝L0 m＝54 m，＝90× 通过观测站的时间间隔为 Δt＝＝2.25×10－7 s.＝ (2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为 Δt＝＝3.75×10－7 s.＝ 【答案】　(1)2.25×10－7 s　(2)3.75×10－7 s [能力提升] 7．在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s，若相对甲做匀速直线运动