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

學(xué)業(yè)分層測評(十五)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達標]1．下列說法中正確的是()A．研究鉛球的運動，可以用牛頓定律和運動學(xué)公式B．研究電子的運動可用牛頓定律和運動學(xué)公式C．研究電子運動要用狹義相對性原理，研究鉛球運動可用牛頓運動定律D．研究鉛球和電子的運動都要用牛頓運動定律E．牛頓定律只能用來處理低速、宏觀物體的運動【解析】以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)處理低速、宏觀物體的運動是相當完美的，但對于高速、微觀的運動就無能為力了．顯然，鉛球的運動可以用牛頓定律來解決；電子的運動則不能用牛頓定律來解決，而要用狹義相對論原理來解決．故A、C正確，B、D錯誤．牛頓定律只適用于低速宏觀物理的運動，E正確．【答案】ACE2．如果牛頓運動定律在參考系A(chǔ)中成立，而參考系B相對于A做勻速直線運動，則在參考系B中()A．牛頓運動定律也同樣成立B．牛頓運動定律不能成立C．A和B兩個參考系中，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相對于A做勻速直線運動，因而參考系B也是慣性參考系，D正確；根據(jù)狹義相對論原理知，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錯誤．【答案】ACD3．在狹義相對論中，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：78510070】A．所有慣性系中基本規(guī)律都是等價的B．在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運動狀態(tài)無關(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、長度、時間的測量結(jié)果不隨物體與觀察者的相對狀態(tài)的改變而改變E．時間與物體的運動狀態(tài)有關(guān)【解析】根據(jù)相對論的觀點：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、長度、時間的測量結(jié)果會隨物體與觀察者的相對狀態(tài)的改變而改變．故正確選項為A、B.在狹義相對論中，時間與物體的運動狀態(tài)有關(guān)，E正確．【答案】ABE4．判斷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cD．“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cE．“嫦娥三號”發(fā)出光的速度與其運動狀態(tài)無關(guān)【解析】根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)——光速不變原理可知：真空中的光速相對于衛(wèi)星的速度為c，相對于地面的速度也為c，對不同的慣性系是相同的，因此C、D、E正確，A、B錯誤．【答案】CDE5．在地面附近有一高速飛過的火箭，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，火箭上的時間進程變快了B．地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了C．火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化D．火箭上的人觀察到地面物體長度變小，時間進程變慢了E．火箭上的人觀察到地面物體長度變大，時間進程變慢了【解析】由表達式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))，可知Δt＞Δt′，一個相對我們做高速運動的慣性系中發(fā)生的物理過程，在我們看來，它所經(jīng)歷的時間比在這個慣性系中直接觀察到的時間長，慣性系速度越大，我們觀察到的物理過程所經(jīng)歷的時間越長．【答案】BCD6．宇宙飛船相對于地面以速度v做勻速直線飛行，某一時刻飛船頭部的宇航員向飛船尾部發(fā)出一個光信號，經(jīng)過Δt(飛船上的鐘)時間后，被尾部的接收器收到，則由此可知飛船的固有長度為________．【解析】根據(jù)光速不變原理及運動學(xué)公式，飛船的長度為速度與時間之積．【答案】c·Δt7．如圖6-1-2所示，a、b、c為三個完全相同的時鐘，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為走得最慢的鐘為________．圖6-1-2【解析】根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，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，正貼在鐵路旁的墻上，一高速列車駛過時，在車上的司機看來這張宣傳畫變成了什么樣子？【導(dǎo)學(xué)號：78510071】【解析】取列車為慣性系，宣傳畫相對于列車高速運動，根據(jù)尺縮效應(yīng)，宣傳畫在運動方向上將變窄，但在垂直于運動方向上沒有發(fā)生變化．【答案】宣傳畫變成了長方形，此畫的高度不變，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，相對地面的速度均為v(v接近光速c)．地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L.當B向A發(fā)出一光信號，A測得該信號的速度為________．圖6-1-3【解析】根據(jù)相對論原理，當物體運動速度接近光速時，空間距離會變短，A與B是相對靜止的，但相對于地球卻以接近光速的速度在飛行，故在地面上測得的距離會比較短，而在飛船上測得的距離會比較長．根據(jù)相對論的光速不變原理，A測得信號的速度為光速．【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)家在月球上量得運動中的太空船長度為200m【解析】在月球上測得運動的飛船的長度為l，靜止飛船的長度為l0，依據(jù)狹義相對論的長度收縮效應(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度為L0＝90m，相對地面以u＝0.8c(1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？(2)航天員測得船自身通過觀測站的時間間隔是多少？【解析】(1)觀測站測得船身的長度為L＝L0eq\r(1－\f(u2,c2))＝90eq\r(1－m＝54