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 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)律也適用于高速運動的物體 C．力學規(guī)律在一個靜止的參考系和一個勻速運動的參考系中是不等價的 D．力學規(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)典力學的相對性原理是指一切力學規(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)典力學的相對性原理中的“規(guī)律”只是指力學規(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動的飛船 C．在大海上勻速直線航行的輪船 D．進站時減速行駛的火車 【解析】　“繞地球做勻速圓周運動的飛船”、“進站時減速行駛的火車”不是相對地面靜止或做勻速直線運動的物體． 【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的速度向目標飛行，從飛船上向目標方向發(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，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(包括力學和電磁學的)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，在其上的時間進程就越慢，生理過程也越慢 D．這是神話，科學無法解釋 【解析】　根據(jù)相對論的時間延緩效應(yīng)，當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、化學反應(yīng)等也是成立的．飛船運行的速度越大，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，在沿列車前進的方向上正方形的邊長為l1＝5m＝m≈3.7 m，在垂直于列車運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