2024-2025學年高中物理第十五章相對論簡介12相對論的誕生時間和空間的相對性課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE5相對論的誕生時間和空間的相對性限時45分鐘總分100分一、單選題(每小題6分，共30分)1．關(guān)于狹義相對論，下列說法不正確的是(D)A．狹義相對論認為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．狹義相對論認為在一切慣性系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關(guān)C．狹義相對論只涉及無加速度運動的慣性系D．狹義相對論任何狀況下都適用解析：由狹義相對性原理可知D錯誤．2．如圖所示，沿平直鐵路途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兩鐵塔被照亮的依次是(C)A．同時被照亮 B．A先被照亮C．C先被照亮 D．無法推斷解析：列車上的視察者看到的是由B發(fā)出后經(jīng)過A和C反射的光，由于列車在這段時間內(nèi)向C運動，而遠離A，所以C的反射光先到達列車上的視察者，看到C先被照亮，故只有C正確．3．如圖所示，在一個高速轉(zhuǎn)動的巨大轉(zhuǎn)盤上，放著A、B、C三個時鐘，下列說法正確的是(C)A．A時鐘走得最慢，B時鐘走得最快B．A時鐘走得最慢，C時鐘走得最快C．C時鐘走得最慢，A時鐘走得最快D．B時鐘走得最慢，A時鐘走得最快解析：A、B、C在同一轉(zhuǎn)盤上，它們的角速度相同，由v＝r·ω可知r越大，線速度v越大．Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))可知，v越大，Δt越大，也就是說鐘走得越慢．從圖中可以看出，A時鐘的線速度最小，C時鐘的線速度最大，故A時鐘走得最快，C時鐘走得最慢．4．某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行，假如希望把這段路程縮短為3光年，則他所乘飛船相對地球的速度為(C)A．0.5c B．0.6cC．0.8c D．0.9c解析：由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))，且eq\f(l,l0)＝eq\f(3,5)可得：v＝eq\f(4,5)c＝0.8c，故C正確．5．有下列幾種說法：①全部慣性系對物理基本規(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(D)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二、多選題(每小題8分，共40分)6．下列哪些是“相對論”的內(nèi)容(BC)A．伽利略的相對性原理B．“尺縮效應(yīng)”C．“時鐘變慢”D．質(zhì)量不變是因為它是物體的固有屬性，與運動狀態(tài)無關(guān)解析：伽利略相對性原理中的物理規(guī)律指的是力學規(guī)律，而相對論的物理規(guī)律指的是一切物理規(guī)律，A錯誤；據(jù)“相對論”推出的重要結(jié)論有“長度變小”“時間變慢”“質(zhì)量變大”，則B、C正確，D錯誤．7．用相對論的觀點推斷，下列說法正確的是(BCD)A．時間和空間都是肯定的，在任何參考系中一個事務(wù)發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會變更B．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是精確的C．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些D．當物體運動的速度v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽視不計解析：依據(jù)相對論的觀點，時間和空間都是相對的，A錯誤；由Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))可知，運動的時鐘變慢了，但飛船中的時鐘相對宇航員靜止，時鐘精確，B正確；由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))可知，地面上的人看飛船，和飛船上的人看地面上的人都沿運動方向長度減小，C正確．當v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽視不計，故D也正確．8．依據(jù)伽利略相對性原理，可以得到下列結(jié)論(AC)A．力學規(guī)律在任何慣性系中都是相同的B．同一力學規(guī)律在不同的慣性系中可能不同C．在一個慣性參考系里不能用力學試驗推斷該參考系是否做勻速直線運動D．在一個慣性參考系里可以用力學試驗推斷該參考系是否做勻速直線運動解析：由伽利略相對性原理可知A、C正確．9．下列說法正確的是(CD)A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．電磁波和機械波都只能在介質(zhì)中傳播C．依據(jù)多普勒效應(yīng)可以推斷遙遠天體相對于地球的運動速度D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值是相等的解析：干涉和衍射是波特有的性質(zhì)，電磁波也可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，故A錯誤；電磁波可以在真空中傳播，故B錯誤；由于波源與接受者的相對位移的變更，而導致接受頻率的變更，稱為多普勒效應(yīng)，所以可以推斷遙遠天體相對于地球的運動速度，故C正確；依據(jù)光速不變原理，知在不同慣性系中，光在真空中傳播速度大小相等，故D正確．10．如圖所示，你站在水平木桿AB的中心旁邊，并且看到木桿落在地面上時是兩端同時著地的，所以，你認為該木桿是平著落到了地面上；若此時飛飛小姐正以接近光速的速度從你前面拂過，她看到B端比A端先落地，因而她認為木桿是向右傾斜著落地的．她的看法是(AC)A．正確的B．錯誤的C．她應(yīng)感覺到木桿在朝她運動D．她應(yīng)感覺到木桿在遠離她運動解析：當飛飛小姐拂過木桿時，在她看來，木桿不僅在下落，而且還在朝她運動．因此，在你看來同時發(fā)生的兩個事務(wù)，在飛飛小姐看來首先在B端發(fā)生．因為運動是相對的，對運動的描述取決于選擇的參考系．對于你來說木桿是平著下落的，對飛飛小姐來說木桿是向右傾斜著下落的，雖然難以置信，但你和她都是正確的．三、非選擇題(共30分)11．(12分)如圖所示，某車沿水平方向高速行駛，車廂中心的光源發(fā)出一個閃光，閃光照到了車廂的前、后壁，則地面上的視察者認為該閃光先到達后壁(選填“先到達前壁”“先到達后壁”或“同時到達前、后壁”)，同時他視察到車廂的長度比靜止時變短(選填“長”或“短”)了．解析：地面上的視察者認為地面是一個慣性系，閃光向前、后傳播的速度相對地面是相同的，但是在閃光飛向兩壁的過程中，車廂向前行進了一段距離，所以向前的光傳播的路程長些，到達前壁的時間也就晚些，即地面上的視察者認為該閃光先到達后壁．依據(jù)長度的相對性可知：一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿靜止時的長度?。士梢缘贸鲆暡煺咭暡斓杰噹拈L度比靜止時變短．12．(18分)(1)以8×103m/s的速度運行的人造衛(wèi)星上一只完好的手表走過了1min，地面上的人認為它走過這1min“實際”上花去的時間是多少？(2)若衛(wèi)星以0.9c(c為真空中的光速)的速度在太空中飛行，其中一只完好的手表走過了1min，地面上的人認為它走過這1min“實際”上花去的時間為多少？(3)若衛(wèi)星以0.9c的速度在太空中飛行，地面上的視察者看到衛(wèi)星上有一只完好的手表走過了1min，則衛(wèi)星上的視察者認為這只手表已經(jīng)走過了多少時間？答案：(1)(1＋3.6×10－10)min(2)2.3min(3)0.436min解析：(1)衛(wèi)星上觀測到的時間為Δt′＝1min，衛(wèi)星運動的速度為v＝8×103m/s，所以地面上觀測到的時間為Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))≈(1＋3.6×10－10)m