《2020年高中物理 第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第1節(jié)、第2節(jié) 相對(duì)論的誕生 時(shí)間和空間的相對(duì)性課后課時(shí)作業(yè)(含解析)新人教版選修3-4》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020年高中物理 第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第1節(jié)、第2節(jié) 相對(duì)論的誕生 時(shí)間和空間的相對(duì)性課后課時(shí)作業(yè)(含解析)新人教版選修3-4(5頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第1節(jié)、第2節(jié) 相對(duì)論的誕生 時(shí)間和空間的相對(duì)性
A組:合格性水平訓(xùn)練
1.(牛頓運(yùn)動(dòng)定律和狹義相對(duì)論的適用范圍)(多選)下列說(shuō)法正確的是( )
A.研究鉛球的運(yùn)動(dòng),可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
B.研究高速電子的運(yùn)動(dòng)可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
C.研究高速電子運(yùn)動(dòng)要用狹義相對(duì)論,研究鉛球運(yùn)動(dòng)可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律
D.研究鉛球和高速電子的運(yùn)動(dòng)都要用牛頓運(yùn)動(dòng)定律
答案 AC
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)可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)解決,高速電子的運(yùn)動(dòng)則不能用牛頓運(yùn)動(dòng)定
2、律來(lái)解決,而要用狹義相對(duì)論來(lái)解決,A、C正確,B、D錯(cuò)誤。
2.(慣性系和非慣性系)通常我們把地面和相對(duì)地面靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系看成慣性系,若以下列系統(tǒng)為參考系,則其中屬于非慣性系的有( )
A.停在地面上的汽車(chē)
B.繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船
C.在大海上勻速直線航行的輪船
D.以較大速度勻速直線運(yùn)動(dòng)的磁懸浮列車(chē)
答案 B
解析 繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船,相對(duì)地球做的是變加速曲線運(yùn)動(dòng),因而是非慣性系,牛頓運(yùn)動(dòng)定律在非慣性系中不適用。
3.(長(zhǎng)度的相對(duì)性)如圖,假設(shè)一根10 m長(zhǎng)的梭鏢以接近光速的速度穿過(guò)一根10 m長(zhǎng)的管子,它們的長(zhǎng)度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量的。以下敘
3、述中最好地描述了梭鏢穿過(guò)管子的情況的是( )
A.梭鏢收縮變短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它
B.管子收縮變短,因此在某些位置上,梭鏢從管子的兩端伸出來(lái)
C.兩者都收縮,且收縮量相等,因此在某個(gè)位置,管子恰好遮住梭鏢
D.所有這些都與觀察者的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)
答案 D
解析 “尺縮”效應(yīng)公式l=l0中的l和l0是具有相對(duì)性的,到底是管子收縮變短還是梭鏢收縮變短,要看觀察者所處的參考系。如果你是在相對(duì)于管子靜止的參考系中觀察運(yùn)動(dòng)著的梭鏢,那么梭鏢看起來(lái)就比管子短,在某些位置梭鏢會(huì)完全處在管子內(nèi)部。然而當(dāng)你和梭鏢一起運(yùn)動(dòng)時(shí),你看到的管子就縮短了,所以在某些位置,你可以看到梭鏢兩
4、端都伸出管子。設(shè)梭鏢相對(duì)管子的速度為v,如果你以速度相對(duì)管子運(yùn)動(dòng),則你看到管子的速度為-,棱鏢的速度為,兩者縮短相同的量,因此在某個(gè)位置,管子恰遮住棱鏢。
4.(長(zhǎng)度的相對(duì)性)如圖所示,豎直墻上掛著一面時(shí)鐘,地面上靜止的觀察者A觀察到時(shí)鐘的面積為S,另一觀察者B以0.8倍光速沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),觀察到鐘的面積為S′。則S和S′的大小關(guān)系是( )
A.S>S′ B.S=S′
C.S
5、為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯,壯壯的飛行速度為0.5c,強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò),則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為( )
A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.c
答案 D
解析 由狹義相對(duì)論的基本假設(shè)——光速不變?cè)恚婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的,可知D正確。
6.(“同時(shí)”的相對(duì)性)A、B兩火箭沿同一方向高速飛過(guò)地面某處,vA>vB,在A火箭上的人觀察結(jié)果正確的是( )
A.火箭A上的時(shí)鐘走得最快
B.地面上的時(shí)鐘走得最快
C.火箭B上的時(shí)鐘走得最快
D.火箭B上的時(shí)鐘走得最慢
答案 A
解析 根據(jù)相對(duì)論理論可知,相對(duì)觀察者速
6、度越小的時(shí)鐘走得越快,火箭A上的時(shí)鐘相對(duì)觀察者的速度最小,是零,選項(xiàng)A正確。
7.(綜合)(多選)有兩輛較長(zhǎng)的火車(chē)A和B,火車(chē)A靜止不動(dòng),中央有一個(gè)光源,在某時(shí)刻發(fā)出一個(gè)閃光?;疖?chē)B以一較大的速度在平行于火車(chē)A的軌道上勻速運(yùn)動(dòng),如圖所示。關(guān)于火車(chē)A和火車(chē)B上的觀察者觀察到的現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是( )
A.火車(chē)A上的觀察者看到閃光先到達(dá)火車(chē)A的前壁
B.火車(chē)A上的觀察者看到閃光同時(shí)到達(dá)火車(chē)A的前、后壁
C.火車(chē)B上的觀察者看到閃光不同時(shí)到達(dá)火車(chē)A的前、后壁
D.火車(chē)B上的觀察者看到閃光同時(shí)到達(dá)火車(chē)A的前、后壁
答案 BC
解析 由于火車(chē)A靜止,光源發(fā)出的光傳播到前、后壁的距
7、離相同,所以火車(chē)A上的觀察者看到閃光同時(shí)到達(dá)火車(chē)A的前、后壁,A錯(cuò)誤,B正確;火車(chē)A相對(duì)B上的觀察者向右運(yùn)動(dòng),閃光飛向兩壁的過(guò)程中,A車(chē)廂向右前進(jìn)了一段距離,所以光向右傳播的路程長(zhǎng)些,而光速不變,所以火車(chē)B上的觀察者看到閃光不同時(shí)到達(dá)火車(chē)A的前、后壁,D錯(cuò)誤,C正確。
8.(時(shí)間間隔的相對(duì)性)半人馬座α星是離太陽(yáng)系最近的恒星,它距地球約4.0×1016 m。設(shè)有一宇宙飛船自地球往返于半人馬座α星之間。若宇宙飛船的速度為0.999c,按地球上的時(shí)鐘計(jì)算,飛船往返一次需多少時(shí)間?如以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算,往返一次的時(shí)間又為多少?
答案 8.5年 0.4年
解析 以地球上的時(shí)鐘計(jì)算:
Δt==
8、s≈2.67×108 s≈8.5年;
若以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算:因?yàn)棣=,
所以得
Δt′=Δt=2.67×108× s
=1.19×107 s≈0.4年。
B組:等級(jí)性水平訓(xùn)練
9.(狹義相對(duì)論初步)(多選)用相對(duì)論的觀點(diǎn)判斷,下列說(shuō)法正確的是( )
A.時(shí)間和空間都是絕對(duì)的,在任何參考系中一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)物體的長(zhǎng)度總不會(huì)改變
B.在地面上的人看來(lái),以10 km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會(huì)變慢,但是飛船中的航天員卻看到時(shí)鐘是準(zhǔn)確的
C.在地面上的人看來(lái),以10 km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變窄
D.當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度v?c時(shí),“時(shí)間膨脹”和“長(zhǎng)度收縮”的
9、效果可忽略不計(jì)
答案 BCD
解析 按照相對(duì)論的觀點(diǎn),時(shí)間和空間都是相對(duì)的,A錯(cuò)誤;由Δt=可知,運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了,但飛船中的鐘相對(duì)觀察者靜止,時(shí)鐘準(zhǔn)確,B正確;長(zhǎng)度收縮效應(yīng)只發(fā)生在運(yùn)動(dòng)方向上,由l=l0可知,地面上的人看飛船沿運(yùn)動(dòng)方向長(zhǎng)度減小,C正確;當(dāng)v?c時(shí),“時(shí)間膨脹”和“長(zhǎng)度收縮”效果可忽略不計(jì),D正確。
10.(狹義相對(duì)論初步)(多選)關(guān)于相對(duì)論的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.因?yàn)闀r(shí)間是絕對(duì)的,所以我們?cè)诓煌膮⒖枷抵杏^察到的時(shí)間進(jìn)程都是相同的
B.在一個(gè)確定的參考系中觀察,運(yùn)動(dòng)物體的空間距離和時(shí)間進(jìn)程跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)
C.同一力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中是相同的
10、
D.在不同的慣性參考系中,力學(xué)規(guī)律都一樣,電磁規(guī)律不一樣
E.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的
答案 BCE
解析 根據(jù)狹義相對(duì)論的尺縮效應(yīng)和時(shí)間延緩效應(yīng)可知A錯(cuò)誤,B正確;由狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)可知C、E正確,D錯(cuò)誤。
11.(綜合)如圖所示,沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C。假想有一列車(chē)沿AC方向以接近光速行駛,當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光時(shí),列車(chē)上的觀測(cè)者測(cè)得A、C兩鐵塔被照亮的順序是( )
A.同時(shí)被照亮 B.A先被照亮
C.C先被照亮 D.無(wú)法判斷
答案 C
解析 列車(chē)上的觀測(cè)者以列車(chē)為參考系,鐵塔A、B、C向左高速運(yùn)動(dòng),列車(chē)上的觀測(cè)
11、者認(rèn)為光速不變,鐵塔A遠(yuǎn)離光線運(yùn)動(dòng),鐵塔C向著光線運(yùn)動(dòng),故鐵塔C先被照亮,故C正確。
12.(長(zhǎng)度的相對(duì)性)設(shè)想在未來(lái)人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了星際航行,將火箭發(fā)射到鄰近的恒星上去?;鸺鄬?duì)于日心——恒星坐標(biāo)系的速率為u=0.8c,火箭中靜止放置長(zhǎng)度為1.0 m的桿,桿與火箭的航行方向平行,則在日心——恒星坐標(biāo)系中測(cè)得的桿長(zhǎng)為多少?
答案 0.6 m
解析 由l=l0可得
l=1.0× m=0.6 m。
13.(綜合)π+介子是一種不穩(wěn)定粒子,平均壽命是2.6×10-8 s(在它自己的參考系中測(cè)得)。
(1)如果此粒子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室以0.8c的速度運(yùn)動(dòng),那么在實(shí)驗(yàn)室參考系中測(cè)量π+介子壽命多長(zhǎng)?
(2)π+介子在衰變前運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)距離?
答案 (1)4.3×10-8 s (2)10.32 m
解析 (1)Δτ是π+介子在自己參考系中的壽命,在實(shí)驗(yàn)室參考系中的壽命為
Δt== s≈4.3×10-8 s。
(2)該粒子在衰變前運(yùn)動(dòng)的距離為
l=0.8cΔt=0.8×3×108×4.3×10-8 m=10.32 m。
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