高中物理滬科版4第五章新時(shí)空觀的確立單元測(cè)試 第5章章末分層突破

章末分層突破[自我校對(duì)]①狹義相對(duì)性②光速不變③leq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))④eq\f(Δt′,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))⑤eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))⑥mc2狹義相對(duì)論1.狹義相對(duì)論的基本原理(1)狹義相對(duì)性原理：物理規(guī)律(力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等)對(duì)于所有慣性系都具有相同的形式.(2)光速不變?cè)恚涸谌魏螒T性系中，光在真空中的速度恒為c，與光源的運(yùn)動(dòng)和觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān).2.時(shí)間的相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢：Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v2,c2))).3.長(zhǎng)度的相對(duì)性一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比靜止時(shí)的長(zhǎng)度小.公式為l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2)).如圖5-1所示，列車以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，在車廂里的人量得車廂高為d，一相對(duì)于車廂靜止放在地板上的尺子的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0.請(qǐng)思考：圖5-1(1)地面上的人量得的車廂高度為多少？(2)地面上的人測(cè)得的尺子的長(zhǎng)度為多少？【解析】(1)在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度不變，所以在豎直方向上車廂高度不變，所以地面上的人量得車廂高度為d.(2)由長(zhǎng)度的相對(duì)性，尺子的長(zhǎng)度為：L＝L0eq\r(1－\f(v2,c2)).【答案】(1)d(2)L0eq\r(1－\f(v2,c2))解決長(zhǎng)度的相對(duì)性問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)注意1.“動(dòng)尺縮短”是沿運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度比其相對(duì)靜止時(shí)測(cè)量的長(zhǎng)度要短一些，這種長(zhǎng)度收縮并非幻覺(jué)，并非看上去短了，它的確變短了，它與物體的具體組成和結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度越接近光速，這種收縮效應(yīng)就變得越顯著.2.在具體計(jì)算中要明確，長(zhǎng)度收縮指的是只在物體運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度收縮，在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度沒(méi)有變化.廣義相對(duì)論1.廣義相對(duì)論的基本原理(1)廣義相對(duì)性原理：在任何參考系(包括非慣性系)中物理規(guī)律都是相同的.(2)等效原理：勻加速參考系中的慣性力場(chǎng)與均勻引力場(chǎng)不可區(qū)分.2.廣義相對(duì)論的時(shí)空結(jié)構(gòu)——彎曲時(shí)空(1)引力場(chǎng)中，時(shí)鐘變慢.(2)在與引力垂直的方向上，空間間隔變短，發(fā)生了彎曲.下列說(shuō)法中正確的是()A.光線在引力場(chǎng)中仍沿直線傳播B.強(qiáng)引力場(chǎng)作用可使光譜線向紅端偏移C.引力場(chǎng)越強(qiáng)的位置，時(shí)間進(jìn)程越慢D.引力場(chǎng)越強(qiáng)的位置，時(shí)間進(jìn)程越快E.由于物質(zhì)的存在，實(shí)際的空間是彎曲的【解析】根據(jù)廣義相對(duì)論的結(jié)論，由于太陽(yáng)引力場(chǎng)的影響，使得光線發(fā)生彎曲，A錯(cuò)誤.強(qiáng)引力場(chǎng)作用使光的波長(zhǎng)變長(zhǎng)、頻率變低，所以光譜線向紅端偏移，B正確.引力場(chǎng)越強(qiáng)的位置，時(shí)間進(jìn)程越慢，所以C正確、D錯(cuò)誤.物質(zhì)的引力使得空間變形，發(fā)生彎曲，所以E正確.【答案】BCE1.一艘太空飛船靜止時(shí)的長(zhǎng)度為30m，它以(c為光速)的速度沿長(zhǎng)度方向飛行越過(guò)地球，下列說(shuō)法正確的是________.A.飛船上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度等于30mB.地球上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度小于30mC.飛船上的觀測(cè)者測(cè)得地球上發(fā)來(lái)的光信號(hào)速度小于cD.地球上的觀測(cè)者測(cè)得飛船上發(fā)來(lái)的光信號(hào)速度小于cE.地球上的觀測(cè)者測(cè)得飛船上發(fā)來(lái)的光信號(hào)速度等于c【解析】飛船上的觀測(cè)者相對(duì)飛船靜止，測(cè)得飛船的長(zhǎng)度為飛船靜止時(shí)的長(zhǎng)度l0＝30m，選項(xiàng)A正確；地球上的觀測(cè)者與飛船有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，測(cè)得飛船的長(zhǎng)度l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f,c)))2)＜l0，故應(yīng)小于30m，選項(xiàng)B正確；狹義相對(duì)論的一個(gè)基本假設(shè)是光速不變?cè)?，即飛船上和地球上的觀測(cè)者測(cè)得的光信號(hào)速度都等于c，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤，E正確.【答案】ABE2.如圖2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2【解析】根據(jù)長(zhǎng)度的相對(duì)性得L＝L0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))所以A測(cè)得兩飛船間的距離L0＝eq\f(L,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))＞L根據(jù)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)，光信號(hào)的速度為光速c.【答案】大于c(或光速)3.假如一對(duì)孿生兄弟A和B，其中B乘坐速度為v＝的火箭飛往大角星，而后又飛回地球.根據(jù)A在地球上的觀測(cè)，大角星離地球有40光年遠(yuǎn)，這次B往返飛行經(jīng)歷時(shí)間為年.如果B在離開(kāi)地球時(shí)，他們的年齡都為20歲，則當(dāng)B回到地球時(shí)，A的年齡為_(kāi)_______歲，B的年齡為_(kāi)_______歲.【解析】設(shè)B在火箭