高中物理 第6章 相对论与天体物理 第1节 牛顿眼中的世界 第2节 爱因斯坦眼中的世界学业分层测评 鲁科版选修3-4

第1节 牛顿眼中的世界 第2节 爱因斯坦眼中的世界 (建议用时：45分钟)学业达标1下列说法中正确的是()A研究铅球的运动，可以用牛顿定律和运动学公式B研究电子的运动可用牛顿定律和运动学公式C研究电子运动要用狭义相对性原理，研究铅球运动可用牛顿运动定律D研究铅球和电子的运动都要用牛顿运动定律E牛顿定律只能用来处理低速、宏观物体的运动【解析】以牛顿运动定律为基础的经典物理学处理低速、宏观物体的运动是相当完美的，但对于高速、微观的运动就无能为力了显然，铅球的运动可以用牛顿定律来解决；电子的运动则不能用牛顿定律来解决，而要用狭义相对论原理来解决故A、C正确，B、D错误牛顿定律只适用于低速宏观物理的运动，E正确【答案】ACE2如果牛顿运动定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中()A牛顿运动定律也同样成立B牛顿运动定律不能成立CA和B两个参考系中，一切物理定律都是相同的D参考系B也是惯性参考系E力学规律在不同的惯性系中是不同的【解析】参考系A是惯性参考系，而参考系B相对于A做匀速直线运动，因而参考系B也是惯性参考系，D正确；根据狭义相对论原理知，在不同的惯性参考系中一切物理定律都是相同的，A、C正确，B、E错误【答案】ACD3在狭义相对论中，下列说法正确的是() 【导学号：78510070】A所有惯性系中基本规律都是等价的B在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关C在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向传播速度不相同D质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态的改变而改变E时间与物体的运动状态有关【解析】根据相对论的观点：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的；且在一切惯性系中，光在真空中的传播速度都相等；质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对状态的改变而改变故正确选项为A、B.在狭义相对论中，时间与物体的运动状态有关，E正确【答案】ABE4判断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cE“嫦娥三号”发出光的速度与其运动状态无关【解析】根据狭义相对论的基本假设光速不变原理可知：真空中的光速相对于卫星的速度为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是相同的，因此C、D、E正确，A、B错误【答案】CDE5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中正确的是()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火箭上的人观察到地面物体长度变小，时间进程变慢了E火箭上的人观察到地面物体长度变大，时间进程变慢了【解析】由表达式t，可知tt，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物理过程所经历的时间越长【答案】BCD6宇宙飞船相对于地面以速度v做匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光信号，经过t(飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为_【解析】根据光速不变原理及运动学公式，飞船的长度为速度与时间之积【答案】ct7如图612所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两火箭上，且vbvc，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为_图612【解析】根据公式t可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由vcvbva0知c钟走得最慢【答案】c能力提升8一张正方形的宣传画，正贴在铁路旁的墙上，一高速列车驶过时，在车上的司机看来这张宣传画变成了什么样子？ 【导学号：78510071】【解析】取列车为惯性系，宣传画相对于列车高速运动，根据尺缩效应，宣传画在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化【答案】宣传画变成了长方形，此画的高度不变，宽度变窄了10如图613所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离_(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为_图613【解析】根据相对论原理，当物体运动速度接近光速时，空间距离会变短，A与B是相对静止的，但相对于地球却以接近光速的速度在飞行，故在地面上测得的距离会比较短，而在飞船上测得的距离会比较长根据相对论的光速不变原理，A测得信号的速度为光速【答案】大于光速11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 m12一艘宇宙飞船的船身长度为L090 m，相对地面以u0.8c的速度在一观测站的上空飞过(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)航天员测得船自身通过观测站的时间间隔是多少？【解析】(1)观测站测得船身的长度为LL090 m54 m，通过观测站的时间间隔为t2.25107 s.(2)航天员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为t3.75107 s.【答案】(1)2.25107 s(2)3.75107 s