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

PAGEPAGE3相對論的誕生時(shí)間和空間的相對性時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～4為單選，5～9為多選)1．下列說法中不正確的是(C)A．一根桿的長度不會因?yàn)橐暡煺呤欠衽c桿做相對運(yùn)動而不同，這是經(jīng)典物理學(xué)家的觀點(diǎn)B．一根沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時(shí)的長度小C．一根桿的長度靜止時(shí)為l0，不管桿如何運(yùn)動，桿的長度均小于l0D．假如兩根平行的桿在沿自己的長度方向上做相對運(yùn)動，與它們一起運(yùn)動的兩位視察者都會認(rèn)為對方的桿縮短了解析：若桿沿垂直于自身長度的方向運(yùn)動，它的長度將不變．2．假設(shè)甲在接近光速的火車上看地面上乙的手中沿火車前進(jìn)方向放置的尺，同時(shí)地面上的乙看甲的手中沿火車前進(jìn)方向放置的相同的尺，則下列說法正確的是(B)A．甲看到乙的手中的尺長度比乙看到自己手中的尺長度大B．甲看到乙的手中的尺長度比乙看到自己手中的尺長度小C．乙看到甲的手中的尺長度比甲看到自己手中的尺長度大D．乙看到甲的手中的尺長度與甲看到自己手中的尺長度相同解析：由l＝l0eq\r(1－(\f(v,c))2)可知，運(yùn)動的視察者視察靜止的尺和靜止的視察者視察運(yùn)動的尺子時(shí)，都發(fā)覺對方手中的尺比自己手中的變短了，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．3．下列說法中正確的是(D)A．相對性原理能簡潔而自然的說明電磁學(xué)的問題B．在真空中，若物體以速度v背離光源運(yùn)動，則光相對物體的速度為c－vC．在真空中，若光源向著視察者以速度v運(yùn)動，則光相對于視察者的速度為c＋vD．邁克耳孫—莫雷試驗(yàn)得出的結(jié)果是：不論光源與視察者做怎樣的相對運(yùn)動，光速都是一樣的解析：麥克斯韋的電磁理論得出在不同的參考系中光速不變，而依據(jù)相對性原理，在不同的參考系中觀測的光速應(yīng)與參考系有關(guān)，兩者是沖突的，A錯(cuò)誤．依據(jù)邁克耳孫—莫雷試驗(yàn)得出的結(jié)果是：不論光源與視察者做怎樣的相對運(yùn)動，光速都是一樣的，因此D正確，B、C錯(cuò)誤．4．在狹義相對論中，下列說法中哪些是正確的(C)①一切運(yùn)動物體相對于視察者的速度都不能大于真空中的光速；②力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的；③在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是相同的．A．①③是正確的 B．①②是正確的C．①②③是正確的 D．②③是正確的解析：由伽利略相對性原理和愛因斯坦狹義相對論可知，①②③說法均對，故正確答案為C.5．通常我們把地球和相對地面靜止或勻速運(yùn)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(BD)A．停在地面上的汽車B．繞地球做勻速圓周運(yùn)動的飛船C．在大海上勻速直線航行的輪船D．進(jìn)站時(shí)減速行駛的火車解析：繞地球做勻速圓周運(yùn)動的飛船相對地面有向心加速度，進(jìn)站時(shí)減速行駛的火車相對地面也有加速度．6．下列屬于狹義相對論基本原理的敘述是(AC)A．一切物理定律在不同的慣性參考系中都是相同的B．在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的C．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的D．原子核的結(jié)合能越大，核子結(jié)合得越堅(jiān)固，原子越穩(wěn)定解析：選項(xiàng)A、C屬于狹義相對論的兩條基本原理；選項(xiàng)B屬于廣義相對論的兩條基本原理之一即廣義相對性原理；選項(xiàng)D不屬于相對論原理．7．A、B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場的長軸方向在其上空高速飛過，且vA>vB，對于在飛機(jī)上的人視察結(jié)果，下列說法正確的是(BD)A．A飛機(jī)上的人視察到足球場的長度比B飛機(jī)上的人視察到的大B．A飛機(jī)上的人視察到足球場的長度比B飛機(jī)上的人視察到的小C．兩飛機(jī)上的人視察到足球揚(yáng)的長度相同D．兩飛機(jī)上的人視察到足球場的寬度相同解析：由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)(其中l(wèi)0是相對足球場靜止時(shí)的長度)，可以看出，速度越大，“動尺變短”的效應(yīng)越明顯，選項(xiàng)B正確；但是足球場的短軸與飛機(jī)速度方向垂直，所以兩飛機(jī)上的人視察到足球場的寬度相同．8．用相對論的觀點(diǎn)推斷，下列說法正確的是(BCD)A．時(shí)間和空間都是肯定的，在任何參考系中一個(gè)事務(wù)發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)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(yùn)動的飛船中的時(shí)鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時(shí)鐘是精確的C．在地面上的人看來，以10km/s的速度運(yùn)動的飛船在運(yùn)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(dāng)物體運(yùn)動的速度v?c時(shí)，“時(shí)間膨脹”和“長度收縮”效果可忽視不計(jì)解析：依據(jù)相對論的觀點(diǎn)，時(shí)間和空間都是相對的，A錯(cuò)誤；由Δt＝eq\f(Δ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))可知，運(yùn)動的時(shí)鐘變慢了，但飛船中的鐘相對視察者靜止，時(shí)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(yùn)動方向長度減小，C正確．當(dāng)v?c時(shí)，“時(shí)間膨脹”和“長度收縮”效果可忽視不計(jì)，故D也正確．9．下列說法中正確的是(ACD)A．機(jī)械波的傳播依靠于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播B．只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波C．當(dāng)物體運(yùn)動的速度接近光速時(shí)，時(shí)間和空間都要發(fā)生變更D．當(dāng)觀測者靠近或遠(yuǎn)離波源時(shí)，感受到的頻率會發(fā)生變更解析：機(jī)械波的傳播依靠于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播，選項(xiàng)A正確；電磁波是空間某處交替變更的電場和磁場產(chǎn)生的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)狹義相對論的時(shí)空觀，當(dāng)物體運(yùn)動的速度接近光速時(shí)，時(shí)空不是肯定的，而是相對的，即時(shí)間和空間都要發(fā)生變更，選項(xiàng)C正確；當(dāng)觀測者靠近或遠(yuǎn)離波源時(shí)，感受到的頻率會發(fā)生變更，這是多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)D正確．二、非選擇題10．宇宙射線中有一種特別的微觀粒子，在與該粒子相對靜止的慣性參考系中觀測到，它平均經(jīng)過2×10－6s(其固有壽命)就衰變?yōu)殡娮雍椭形⒆樱牵@種粒子在大氣中運(yùn)動的速度特別大，可以達(dá)到v＝2.994×108m/s＝0.998答案：9461m解析：已知Δt′＝2×10－6s，v＝2.994×108ml′＝2.994×108×2×10－6m≈599m依據(jù)狹義相對論，在地面的試驗(yàn)室中觀測該粒子的“運(yùn)動壽命”為Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v2,c2)))＝eq\f(2×10－6,\r(1－(0.998)2))s＝3.16×10－5s.s＝vΔt＝9461m11．在2024年，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)動中的太空船長度為200m答案：333m解析：在月球上測得運(yùn)動的飛船