2019高中物理 課下能力提升二十三 第十五章 第1、2節(jié) 相對論的誕生 時間和空間的相對性(含解析)新人教版選修3-4.doc
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相對論的誕生 時間和空間的相對性 一、選擇題 1.[多選]下面說法中正確的是( ) A.“嫦娥三號”飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向前發(fā)出的光,對地速度一定比c大 B.“嫦娥三號”飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向后發(fā)出的光,對地速度一定比c小 C.“嫦娥三號”飛向月球的過程中從衛(wèi)星上沿垂直于速度方向發(fā)出的光對地速度為c D.“嫦娥三號”飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向任一方向發(fā)出的光對地速度都為c 2.如圖所示,強強乘速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯,壯壯的飛行速度為0.5c,強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯(lián)絡,則壯壯觀測到該光的傳播速度為( ) A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c 3.一艘太空飛船靜止時的長度為30 m,它以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球,下列說法正確的是( ) A.飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m B.地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m C.飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于c D.地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c 4.如圖所示,沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和 C。假想有一列車沿 AC 方向以接近光速行駛,當鐵塔 B 發(fā)出一個閃光,列車上的觀測者測得 A、C兩鐵塔被照亮的順序是( ) A.同時被照亮 B.A先被照亮 C.C先被照亮 D.無法判斷 5.如圖所示,假設一根10 m長的梭鏢以接近光速的速度穿過一根10 m長的管子,它們的長度都是在靜止狀態(tài)下測量的。以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子的情況的是( ) A.梭鏢收縮變短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它 B.管子收縮變短,因此在某些位置上,梭鏢從管子的兩端伸出來 C.兩者都收縮,且收縮量相等,因此在某個位置,管子恰好遮住梭鏢 D.所有這些都與觀察者的運動情況有關 二、非選擇題 6.飛船在高空以c的速度向目標飛行,從飛船上向目標方向發(fā)射出一個光信號,則在地面的觀察者看來光信號的速度是1.1c嗎? 答 案 1.解析:選CD 根據(jù)光速不變原理可知,C、D正確。 2.解析:選D 由光速不變原理知光速與參考系無關。 3.解析:選B 飛船上的觀測者相對飛船靜止,測得飛船的長度為飛船靜止時的長度l0=30 m,選項A錯誤;地球上的觀測者與飛船有相對運動,測得飛船的長度l=l0<l0,故應小于30 m,選項B正確;狹義相對論的一個基本假設是光速不變原理,即飛船上和地球上的觀測者測得的光信號速度都等于c,選項C、D錯誤。 4.解析:選C 火車上的觀察者以火車為參考系,那么燈塔A、B、C均沿CA方向運動。B發(fā)出的光向A、C傳播的過程中,A是遠離光線運動的,C是向著光線運動的,所以在火車上的觀察者看來,光線先傳播到C,即C先被照亮,C正確。 5.解析:選D “尺縮”效應公式l=l0 中的l和l0是具有相對性的,到底是管子收縮變短還是梭鏢收縮變短,要看觀察者所處的參考系。如果是在相對于管子靜止的參考系中觀察運動著的梭鏢,那么梭鏢看起來就比管子短,在某些位置梭鏢會完全處在管子內(nèi)部。然而當觀察者和梭鏢一起運動時,看到的管子就縮短了,所以在某些位置,可以看到梭鏢兩端都伸出管子。 6.解析:由經(jīng)典力學的相對性原理可知,光信號相對地面的速度v=c+c=1.1c,但這一結論是錯誤的。 根據(jù)狹義相對論知,真空中的光速相對于飛船為c,相對于地面也為c,對不同的慣性參考系都是相同的,這一判斷已被邁克耳孫—莫雷實驗所證實。 答案:在地面的觀察者看來光信號的速度為c,不是1.1c。- 配套講稿:
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