2019-2020学年高中物理 课时分层作业20 相对论的诞生 时间和空间的相对性（含解析）新人教版选修3-4

课时分层作业(二十)(限时40分钟)基础达标练1关于狭义相对论的两个假设，下列说法正确的是()A在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样C真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的E物体的位移、速度以及电场强度等物理量可能因所选择的参考系的不同而不同，但是它们所遵从的物理规律却是同样的ACE狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原理和光速不变原理，选项A、C、E正确2根据经典力学的相对性原理，下列结论正确的是()A任何力学规律在惯性系中都是相同的B同一力学规律在不同的惯性系中可能不同C在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否在匀速运动D在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系是否在匀速运动E如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系，相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系ACE经典力学的相对性原理是力学规律在任何惯性系中都是相同的，故A、C、E正确，B、D错误3在地面附近有一高速飞过的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法正确的是()A地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D火箭上的人看到地面上的物体长度变小，时间进程变慢了E火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均有变化BCD根据“尺缩效应”“动钟变慢”原理，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，A错误，B正确；根据相对性，火箭上的人看到地面上的物体长度变小，时间进程变慢了，D正确；火箭上的人与火箭之间无相对运动，故火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化，C正确，E错误4A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vAvB，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是()AA飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大BA飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小C两飞机上的人观察到足球场的长度相同D两飞机上的人观察到足球场的宽度相同EA飞机上的人观察B飞机的长度和时间进程均有微小变化BDE由ll0(其中l0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，选项B正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同因A、B两飞机有相对运动，所以D、E正确5如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为_解析由狭义相对论的基本假设：光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的答案c6人马星座星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.31016m.设有一宇宙飞船往返于地球和人马星座星之间若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？解析以地球上的时钟计算ts2.87108 s9年；若以飞船上的时钟计算：因为t，所以得tt2.87108s1.28107s0.4年答案9年0.4 年7地面上长100 km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30 km/s的速度掠过，则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到0.6c，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？解析当火箭速度较低时，长度基本不变，还是100 km.当火箭的速度达到0.6c时，由相对论长度公式ll0代入相应的数据解得：l100 km80 km.答案100 km80 km8有一太空船以0.8c的速度飞越“月球太空站”一科学家在月球上量得运动中的太空船长度为200 m，此太空船最后在月球上登陆，此科学家再度测量静止的太空船的长度，他测量的结果如何？解析在月球上测得运动的飞船的长度为l，静止飞船的长度为l0，依据狭义相对论的长度收缩效应关系式，有ll0 所以l0m333 m.答案333 m能力提升练9在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s，若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s，则乙相对于甲的运动速度是多少？解析由题意可知，t4 s，t5 s，由公式t得vcc.答案c10如图所示，你站在水平木杆AB的中央附近，并且看到木杆落在地面上时是两端同时着地的，所以，你认为这木杆是平着落到了地面上；若此时飞飞小姐正以接近光速的速度从你前面掠过，她看到B端比A端先落地，因而她认为木杆是向右倾斜着落地的她的看法是_的(填“正确”或“错误”)解析当飞飞小姐掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运动，正好像星体朝你的飞船运动一样因此，在你看来同时发生的两个事件，在飞飞小姐看来首先在B端发生到底在A和B处的两个事件是同时发生，还是在B处先发生？这一问题是没有意义的因为运动是相对的，对运动的描述取决于选择的参考系对于你来说木杆是平着下落的，对飞飞小姐来说木杆是向右斜着下落的，虽然难以置信，但你和她都是正确的答案正确11带正电的介子是一种不稳定的粒子，当它静止时，平均寿命为2.5108s，然后就衰变为一个子和一个中微子今有一束介子，在实验室中测得它的速率为u0.99c，并测出它从产生到衰变通过的平均距离为52 m.(1)问这些测量结果是否一致？(2)计算相对于介子静止的参考系中介子的平均寿命是多少？解析(1)根据时间间隔的相对性，当介子以u0.99c的速率相对实验室运动时，在实验室中测得的平均寿命应为t s1.8107s.在实验室中测得介子通过的平均距离约为dut0.993.01081.8107 m53 m，考虑到实验误差，这一计算结果与测量结果一致(2)在相对介子静止的参考系中观察，实验室的运动速率为u0.99c，而在实验室中测得介子通过的距离为l052 m，则在相对介子静止的参考系中测得实验室通过的距离为ll052 m7.3 m实验室通过l所用的时间就是介子从产生到衰变的时间，即介子的平均寿命为t s2.5108 s.答案(1)一致(2)2.5108 s12宇宙射线中有一种叫做子的粒子，在与子相对静止的惯性参考系中观测到，它平均经过2106s(其固有寿命)就衰变为电子和中微子但是，这种子在大气中运动的速度非常大，可以达到v2.994108 m/s0.998c.请分析，子在大气中可以运动多远的距离？解析已知t2106s，v2.994108 m/s.如果按照经典物理来看，子从产生到衰变的这段时间里平均走过的距离仅为l2.9941082106m600 m根据狭义相对论，在地面的实验室中观测子的“运动寿命”为t s3.16105 s因而子在大气中运动的距离应为l2.9941083.16105m9 500 m.答案9 500 m- 4 -