2019年高中物理 第十五章 相對論簡介 15.1 相對論的誕生 15.2 時間和空間的相對性檢測 新人教版選修3-4.doc
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2019年高中物理 第十五章 相對論簡介 15.1 相對論的誕生 15.2 時間和空間的相對性檢測 新人教版選修3-4.doc
2019年高中物理 第十五章 相對論簡介 15.1 相對論的誕生 15.2 時間和空間的相對性檢測 新人教版選修3-4
1.有下列幾種說法:①所有慣性系統(tǒng)對物理基本規(guī)律都是等價的;②在真空中,光的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān);③在任何慣性系中,光在真空中沿任何方向的傳播速度都相同.關(guān)于上述說法( )
A.只有①②是正確的 B.只有①③是正確的
C.只有②③是正確的 D.三種說法都是正確的
【解析】 狹義相對論認(rèn)為,物體所具有的一切物理量可以因所選參考系的不同而不同,但它們在不同的參考系中所遵循的物理規(guī)律卻是相同的,即①②都正確.光速不變原理認(rèn)為,在不同的慣性參考系中,一切物理定律都是相同的,即光在真空中沿任何方向的傳播速度都相同.
【答案】 D
2.以下說法中正確的是( )
A.經(jīng)典物理中的速度合成公式在任何情況下都是適用的
B.經(jīng)典物理規(guī)律也適用于高速運(yùn)動的物體
C.力學(xué)規(guī)律在一個靜止的參考系和一個勻速運(yùn)動的參考系中是不等價的
D.力學(xué)規(guī)律在任何慣性系里都是等價的
【解析】 經(jīng)典物理規(guī)律適用低速宏觀的物體,B錯,A錯;由伽俐略相對性原理,可判斷C錯,D對.
【答案】 D
3.下列判斷正確的是( )
A.“電磁波的速度是c”是相對于地球而言的
B.“電磁波的速度是c”是相對于某一特殊參考系而言的
C.真空中的光速在不同參考系中都是相同的
D.以上說法都不對
【解析】 由狹義相對性原理可判斷C正確.
【答案】 C
4.關(guān)于牛頓力學(xué)的適用范圍,下列說法正確的是( )
A.適用于宏觀低速物體 B.適用于微觀高速物體
C.適用于宏觀高速物體 D.適用于微觀低速物體
【解析】 牛頓力學(xué)適用了宏觀低速的物體,A正確.
【答案】 A
5.下列關(guān)于狹義相對性原理的說法中正確的是( )
A.狹義相對性原理是指力學(xué)規(guī)律在一切參考系中都相同
B.狹義相對性原理是指一切物理規(guī)律在一切參考系中都相同
C.狹義相對性原理是指一切物理規(guī)律在所有慣性參考系中都相同
D.狹義相對性原理與經(jīng)典相對性原理沒有區(qū)別
【解析】 經(jīng)典力學(xué)的相對性原理是指一切力學(xué)規(guī)律在所有慣性系中都是相同的,而狹義相對性原理是指一切物理規(guī)律在所有慣性參考系中都相同.一定要注意它和經(jīng)典力學(xué)的相對性原理的區(qū)別.即狹義相對性原理中的“規(guī)律”是指一切物理規(guī)律,而經(jīng)典力學(xué)的相對性原理中的“規(guī)律”只是指力學(xué)規(guī)律,范圍比前者小許多.
【答案】 C
6.(多選)通常我們把地球和相對地面靜止或做勻速運(yùn)動的物體參考系看成是慣性系,若以下列系統(tǒng)為參考系,則屬于非慣性系的有( )
A.停在地面上的汽車
B.繞地球做勻速圓周運(yùn)動的飛船
C.在大海上勻速直線航行的輪船
D.進(jìn)站時減速行駛的火車
【解析】 “繞地球做勻速圓周運(yùn)動的飛船”、“進(jìn)站時減速行駛的火車”不是相對地面靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體.
【答案】 BD
7.(多選)設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上,打開一個光源,則下列說法正確的是( )
A.飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5c
B.飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5c
C.在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的觀察者看到這一光速是c
D.在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c
【解析】 根據(jù)狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一:光速度不變原理可知,觀察者在地面上,飛船中觀測光的速度均為c,故C、D正確,A、B錯誤.
【答案】 CD
8.飛船在高空以c的速度向目標(biāo)飛行,從飛船上向目標(biāo)方向發(fā)射一個光信號,則在地面的觀察者來看光信號的速度是1.1c嗎?
【解析】 由經(jīng)典力學(xué)的相對性原理可知,光信號相對地面的速度v=c+c=1.1c,但這一結(jié)論是錯誤的.根據(jù)狹義相對論的光速不變原理,真空中的光速相對于飛船為c,相對于地面也為c,對不同慣性參考系是相同的,這一結(jié)論已被邁克耳孫——莫雷實驗所證實.
【答案】 在地面的觀察者來看光信號的速度為c,不是1.1c.
1.一艘大船在平靜的大洋中勻速行駛,一個人在其密閉的船艙內(nèi)向各個不同的方向做立定跳遠(yuǎn)實驗,并想由此來判斷船航行的方向,假設(shè)他每次做的功相同,下列說法正確的是( )
A.如果向東跳得最遠(yuǎn),則船向東行駛
B.如果向東跳得最近,則船向東行駛
C.他向各個方向跳的最大距離相同,不能由此判斷船行方向
D.他向各個方向跳的最大距離不同,但不能由此判斷船行方向
【解析】 由狹義相對論的相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的,所以這個人不能判斷船行方向;根據(jù)功能關(guān)系,可判斷他向各個方向跳的最大距離相同,故C正確.
【答案】 C
2.關(guān)于愛因斯坦的狹義相對論,下列說法正確的是( )
A.狹義相對論的基本假設(shè)之一是光速不變原理
B.有些運(yùn)動物體相對于觀察者的速度可以大于真空中的光速
C.力學(xué)規(guī)律在任何參考系中都是相同的
D.對于不同的慣性系,物理規(guī)律(包括力學(xué)和電磁學(xué)的)都是不同的
【解析】 狹義相對論的基本假設(shè):(1)狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的.(2)光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,所以只有A項正確.
【答案】 A
3.話說有兄弟兩個,哥哥乘坐宇宙飛船以接近光的速度離開地球去遨游太空,經(jīng)過一段時間返回地球,哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多,則該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是( )
A.哥哥在太空中發(fā)生了基因突變,停止生長了
B.弟弟思念哥哥而加速生長了
C.由相對論可知,物體速度越大,在其上的時間進(jìn)程就越慢,生理過程也越慢
D.這是神話,科學(xué)無法解釋
【解析】 根據(jù)相對論的時間延緩效應(yīng),當(dāng)飛船速度接近光速時,時間會變慢.時間延緩效應(yīng)對生命過程、化學(xué)反應(yīng)等也是成立的.飛船運(yùn)行的速度越大,時間延緩效應(yīng)越明顯,人體的新陳代謝越緩慢.
【答案】 C
4.一飛船以u=9103 m/s的速率相對于地面飛行,飛船上的鐘走了5 s,用地面上的鐘測量經(jīng)過了多長時間?
【解析】 飛船上的鐘走的時間Δτ=5 s,用地面上的鐘測量經(jīng)過的時間Δt==s≈5.000 000 002 s,由此可見,即使這么高的速度,時間膨脹還是小到可以忽略的程度.
【答案】 5.000 000 002 s
5.一張在路旁的宣傳畫是邊長為5 m的正方形,一高速列車以2108 m/s速度接近此宣傳畫,在司機(jī)看來,這張宣傳畫是什么樣子?
【解析】 由l=l0可知,在沿列車前進(jìn)的方向上正方形的邊長為l1=5m=m≈3.7 m,在垂直于列車運(yùn)動的方向上畫的邊長不變,因此,這宣傳畫為5 m3.7 m的長方形.
【答案】 5 m3.7 m的長方形