高中物理魯科版4第六章相對(duì)論與天體物理第1節(jié)牛頓眼中的世界 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)1

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十五)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下列說(shuō)法中正確的是()A．研究鉛球的運(yùn)動(dòng)，可以用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式B．研究電子的運(yùn)動(dòng)可用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式C．研究電子運(yùn)動(dòng)要用狹義相對(duì)性原理，研究鉛球運(yùn)動(dòng)可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律D．研究鉛球和電子的運(yùn)動(dòng)都要用牛頓運(yùn)動(dòng)定律E．牛頓定律只能用來(lái)處理低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)【解析】以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)處理低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)是相當(dāng)完美的，但對(duì)于高速、微觀的運(yùn)動(dòng)就無(wú)能為力了．顯然，鉛球的運(yùn)動(dòng)可以用牛頓定律來(lái)解決；電子的運(yùn)動(dòng)則不能用牛頓定律來(lái)解決，而要用狹義相對(duì)論原理來(lái)解決．故A、C正確，B、D錯(cuò)誤．牛頓定律只適用于低速宏觀物理的運(yùn)動(dòng)，E正確．【答案】ACE2．如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在參考系A(chǔ)中成立，而參考系B相對(duì)于A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則在參考系B中()A．牛頓運(yùn)動(dòng)定律也同樣成立B．牛頓運(yùn)動(dòng)定律不能成立C．A和B兩個(gè)參考系中，一切物理定律都是相同的D．參考系B也是慣性參考系E．力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中是不同的【解析】參考系A(chǔ)是慣性參考系，而參考系B相對(duì)于A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因而參考系B也是慣性參考系，D正確；根據(jù)狹義相對(duì)論原理知，在不同的慣性參考系中一切物理定律都是相同的，A、C正確，B、E錯(cuò)誤．【答案】ACD3．在狹義相對(duì)論中，下列說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510070】A．所有慣性系中基本規(guī)律都是等價(jià)的B．在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)C．在不同慣性系中，光在真空中沿不同方向傳播速度不相同D．質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果不隨物體與觀察者的相對(duì)狀態(tài)的改變而改變E．時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)【解析】根據(jù)相對(duì)論的觀點(diǎn)：在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是相同的；且在一切慣性系中，光在真空中的傳播速度都相等；質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果會(huì)隨物體與觀察者的相對(duì)狀態(tài)的改變而改變．故正確選項(xiàng)為A、B.在狹義相對(duì)論中，時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，E正確．【答案】ABE4．判斷下面說(shuō)法中正確的是()A．“嫦娥三號(hào)”飛向月球的過(guò)程中從衛(wèi)星上向前發(fā)出的光，對(duì)地速度一定比c大B．“嫦娥三號(hào)”飛向月球的過(guò)程中從衛(wèi)星上向后發(fā)出的光，對(duì)地速度一定比c小C．“嫦娥三號(hào)”飛向月球的過(guò)程中從衛(wèi)星上沿垂直于速度方向發(fā)出的光對(duì)地速度為cD．“嫦娥三號(hào)”飛向月球的過(guò)程中從衛(wèi)星上向任一方向發(fā)出的光對(duì)地速度都為cE．“嫦娥三號(hào)”發(fā)出光的速度與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)【解析】根據(jù)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)——光速不變?cè)砜芍赫婵罩械墓馑傧鄬?duì)于衛(wèi)星的速度為c，相對(duì)于地面的速度也為c，對(duì)不同的慣性系是相同的，因此C、D、E正確，A、B錯(cuò)誤．【答案】CDE5．在地面附近有一高速飛過(guò)的火箭，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象中正確的是()A．地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了B．地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了C．火箭上的人觀察到火箭的長(zhǎng)度和時(shí)間進(jìn)程均無(wú)變化D．火箭上的人觀察到地面物體長(zhǎng)度變小，時(shí)間進(jìn)程變慢了E．火箭上的人觀察到地面物體長(zhǎng)度變大，時(shí)間進(jìn)程變慢了【解析】由表達(dá)式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))，可知Δt＞Δt′，一個(gè)相對(duì)我們做高速運(yùn)動(dòng)的慣性系中發(fā)生的物理過(guò)程，在我們看來(lái)，它所經(jīng)歷的時(shí)間比在這個(gè)慣性系中直接觀察到的時(shí)間長(zhǎng)，慣性系速度越大，我們觀察到的物理過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間越長(zhǎng)．【答案】BCD6．宇宙飛船相對(duì)于地面以速度v做勻速直線飛行，某一時(shí)刻飛船頭部的宇航員向飛船尾部發(fā)出一個(gè)光信號(hào)，經(jīng)過(guò)Δt(飛船上的鐘)時(shí)間后，被尾部的接收器收到，則由此可知飛船的固有長(zhǎng)度為_(kāi)_______．【解析】根據(jù)光速不變?cè)砑斑\(yùn)動(dòng)學(xué)公式，飛船的長(zhǎng)度為速度與時(shí)間之積．【答案】c·Δt7．如圖6-1-2所示，a、b、c為三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，a放在水平地面上，b、c分別放在以速度vb、vc向同一方向飛行的兩火箭上，且vb＜vc，則地面上的觀察者認(rèn)為走得最慢的鐘為_(kāi)_______．圖6-1-2【解析】根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))可知，相對(duì)于觀察者的速度v越大，其上的時(shí)間進(jìn)程越慢，由vc＞vb＞va＝0知c鐘走得最慢．【答案】c[能力提升]8．一張正方形的宣傳畫(huà)，正貼在鐵路旁的墻上，一高速列車駛過(guò)時(shí)，在車上的司機(jī)看來(lái)這張宣傳畫(huà)變成了什么樣子？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510071】【解析】取列車為慣性系，宣傳畫(huà)相對(duì)于列車高速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)尺縮效應(yīng)，宣傳畫(huà)在運(yùn)動(dòng)方向上將變窄，但在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有發(fā)生變化．【答案】宣傳畫(huà)變成了長(zhǎng)方形，此畫(huà)的高度不變，寬度變窄了10．如圖6-1-3所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)．地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則A測(cè)得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L.當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，A測(cè)得該信號(hào)的速度為_(kāi)_______．圖6-1-3【解析】根據(jù)相對(duì)論原理，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，空間距離會(huì)變短，A與B是相對(duì)靜止的，但相對(duì)于地球卻以接近光速的速度在飛行，故在地面上測(cè)得的距離會(huì)比較短，而在飛船上測(cè)得的距離會(huì)比較長(zhǎng)．根據(jù)相對(duì)論的光速不變?cè)?，A測(cè)得信號(hào)的速度為光速．【答案】大于光速11．有一太空船以0.8c的速度飛越“月球太空站”．一科學(xué)家在月球上量得運(yùn)動(dòng)中的太空船長(zhǎng)度為200m【解析】在月球上測(cè)得運(yùn)動(dòng)的飛船的長(zhǎng)度為l，靜止飛船的長(zhǎng)度為l0，依據(jù)狹義相對(duì)論的長(zhǎng)度收縮效應(yīng)關(guān)系式，有l(wèi)＝l0eq\r(1－\f(v,c)2)所以l0＝eq\f(lc,\r(c2－v2))＝eq\f(200c,\r(c2－)m≈333m.【答案】333m12．一艘宇宙飛船的船身長(zhǎng)度為L(zhǎng)0＝90m，相對(duì)地面以u(píng)＝0.8c(1)觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？(2)航天員測(cè)得船自身通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？【解析】(1)觀測(cè)站測(cè)得船身的長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝L0eq\r(1－\f(u2,c2))＝90eq\r(1－m＝54