2025教科版高中物理必修第二册强化练习题--2　相对论时空观简介　3　宇宙的起源和演化（有解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 2025教科版高中物理必修第二册 第五章　经典力学的局限性与相对论初步 2　相对论时空观简介　　　　　3　宇宙的起源和演化 基础过关练 题组一　相对论时空观 1.如图所示,按照狭义相对论的观点,火箭A是迎着光行驶的,火箭B是“追赶”光的,若火箭相对地面的速度为v,则两火箭上的观察者测出的光速分别为 (　　) A.c+v　c-v　　　　B.c-v　c+v C.c　c　　　　D.无法确定 2.A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处,vA>vB。在火箭A上的人观察到的结果正确的是 (　　) A.火箭A上的时钟走得最快 B.地面上的时钟走得最快 C.火箭B上的时钟走得最快 D.火箭B上的时钟走得最慢 3.下列说法中不正确的是 (　　) A.杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同,这是经典物理学家的观点 B.由静止的人来测,沿自身长度方向运动的杆的长度总比杆静止时的长度小 C.杆静止时的长度为l0,不管杆如何运动,杆的长度均小于l0 D.如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动,与它们分别相对静止的两位观察者都会认为对方的杆缩短了 4.半人马星座α星是离太阳系最近的恒星,它距离地球4.3×1016 m。设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间。 (1)若宇宙飞船的速率为0.999c,按地球上时钟计算,飞船往返一次需多少时间 (2)如果以飞船上时钟计算,往返一次的时间又为多少 题组二　宇宙的起源和演化 5.根据宇宙大爆炸的理论,在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期,那么在大爆炸之后最早产生的粒子是 (　　) A.夸克、轻子、胶子等粒子 B.质子和中子等强子 C.光子、中微子和电子等轻子 D.氢核、氘核、氦核等轻核 6.关于宇宙的演化问题一直得到物理学家们的高度关注。2019年的诺贝尔物理学奖得主之一詹姆斯·皮布尔斯对宇宙大爆炸理论的发展作出了巨大贡献。宇宙大爆炸理论认为:宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。在演化至今的大部分时间内,宇宙是膨胀的。宇宙是否会一直膨胀下去与宇宙物质的平均密度有关。假如平均密度小于某个值,宇宙就将永远膨胀下去。假如平均密度大于某个值,宇宙膨胀后可能又会收缩。这个值被称为宇宙的临界密度,临界密度的计算公式为ρ0=H2,其中G为引力常量,H为哈勃常数。根据所学知识可以判断(　　) A.哈勃常数只是一个数值,没有单位 B.哈勃常数与质量有关,其国际单位是kg C.哈勃常数与时间有关,其国际单位是s-1 D.哈勃常数与长度有关,其国际单位是m 答案与分层梯度式解析 第五章　经典力学的局限性与相对论初步 2　相对论时空观简介3　宇宙的起源和演化 基础过关练 1.C　根据光速不变原理,在一切惯性参考系中,测量到的真空中的光速c都一样,因此在火箭A、B两个惯性参考系中,观察者测量到的光速一样大,均为c,故C正确。 2.A　在火箭A上的人看来,地面和火箭B都高速远离自己,由τ=知,在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B上的时钟都变慢了,A、B同向且vA>vB,故地面的时钟最慢,因此A正确,B、C、D错误。 3.C　经典物理学家认为,空间是绝对的,杆的长度与观察者相对杆是否运动无关,A正确;狭义相对论认为,沿杆方向运动的杆的长度比它静止时的长度小,B正确;当杆运动的方向与杆自身长度方向垂直时,杆的长度不发生变化,C错误;根据相对论时空观,两根平行的杆在沿自己的长度方向做相对运动,与它们分别相对静止的两位观察者都会认为对方的杆缩短了,D正确。故选C。 4.答案　(1)2.87×108 s　(2)1.28×107 s 解析　(1)由于题中恒星与地球的距离s和宇宙飞船的速度v均是地球上的观察者测量的,故飞船往返一次,地球上时钟所测时间 Δt==2.87×108 s。 (2)可从相对论的时间延缓效应考虑。把飞船离开地球和回到地球视为两个事件,显然飞船上的时钟测出两事件的时间Δt'是固定的,地球上时钟所测的时间Δt与Δt'之 ... ...