2022高中物理 课下能力提升二十三 第十五章 第1、2节 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

2022高中物理 课下能力提升二十三 第十五章 第1、2节 相对论的诞生 时间和空间的相对性（含解析）新人教版选修3-4一、选择题1多选下面说法中正确的是()A“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向前发出的光，对地速度一定比c大B“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向后发出的光，对地速度一定比c小C“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上沿垂直于速度方向发出的光对地速度为cD“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向任一方向发出的光对地速度都为c2如图所示，强强乘速度为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，则壮壮观测到该光的传播速度为()A0.4c B0.5cC0.9c D1.0c3一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是()A飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c4如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和 C。假想有一列车沿 AC 方向以接近光速行驶，当铁塔 B 发出一个闪光，列车上的观测者测得 A、C两铁塔被照亮的顺序是()A同时被照亮 BA先被照亮CC先被照亮 D无法判断5如图所示，假设一根10 m长的梭镖以接近光速的速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子的情况的是()A梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D所有这些都与观察者的运动情况有关二、非选择题6飞船在高空以c的速度向目标飞行，从飞船上向目标方向发射出一个光信号，则在地面的观察者看来光信号的速度是1.1c吗？答 案1解析：选CD根据光速不变原理可知，C、D正确。2解析：选D由光速不变原理知光速与参考系无关。3解析：选B飞船上的观测者相对飞船静止，测得飞船的长度为飞船静止时的长度l030 m，选项A错误；地球上的观测者与飞船有相对运动，测得飞船的长度ll0l0，故应小于30 m，选项B正确；狭义相对论的一个基本假设是光速不变原理，即飞船上和地球上的观测者测得的光信号速度都等于c，选项C、D错误。4解析：选C火车上的观察者以火车为参考系，那么灯塔A、B、C均沿CA方向运动。B发出的光向A、C传播的过程中，A是远离光线运动的，C是向着光线运动的，所以在火车上的观察者看来，光线先传播到C，即C先被照亮，C正确。5解析：选D“尺缩”效应公式ll0 中的l和l0是具有相对性的，到底是管子收缩变短还是梭镖收缩变短，要看观察者所处的参考系。如果是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部。然而当观察者和梭镖一起运动时，看到的管子就缩短了，所以在某些位置，可以看到梭镖两端都伸出管子。6解析：由经典力学的相对性原理可知，光信号相对地面的速度vcc1.1c，但这一结论是错误的。根据狭义相对论知，真空中的光速相对于飞船为c，相对于地面也为c，对不同的惯性参考系都是相同的，这一判断已被迈克耳孙莫雷实验所证实。答案：在地面的观察者看来光信号的速度为c，不是1.1c。