《2019-2020學年高中物理 課時分層作業(yè)20 相對論的誕生 時間和空間的相對性（含解析）新人教版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020學年高中物理 課時分層作業(yè)20 相對論的誕生 時間和空間的相對性（含解析）新人教版選修3-4（4頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、課時分層作業(yè)(二十) (限時40分鐘) [基礎達標練] 1．關于狹義相對論的兩個假設，下列說法正確的是(　　) A．在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 B．在不同的慣性參考系中，力學規(guī)律都一樣，電磁規(guī)律不一樣 C．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 D．真空中的光速在不同的慣性參考系中是有差別的 E．物體的位移、速度以及電場強度等物理量可能因所選擇的參考系的不同而不同，但是它們所遵從的物理規(guī)律卻是同樣的 ACE　[狹義相對論的兩個假設分別是狹義相對性原理和光速不變原理，選項A、C、E正確．] 2．根據經典力學的相對性原理，下列結論正確的是(　　) A．任

2、何力學規(guī)律在慣性系中都是相同的 B．同一力學規(guī)律在不同的慣性系中可能不同 C．在一個慣性參考系里不能用力學實驗判斷該參考系是否在勻速運動 D．在一個慣性參考系里可以用力學實驗判斷該參考系是否在勻速運動 E．如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系，相對于一個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系 ACE　[經典力學的相對性原理是力學規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，故A、C、E正確，B、D錯誤．] 3．在地面附近有一高速飛過的火箭，關于地面上的人和火箭中的人觀察到的現象，以下說法正確的是(　　) A．地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變快了 B．地面

3、上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了 C．火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化 D．火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時間進程變慢了 E．火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均有變化 BCD　[根據“尺縮效應”“動鐘變慢”原理，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了，A錯誤，B正確；根據相對性，火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時間進程變慢了，D正確；火箭上的人與火箭之間無相對運動，故火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化，C正確，E錯誤．] 4．A、B兩架飛機沿地面上一足球場的長軸方向在其上空高速飛過，且vA＞vB，對于在飛機上的人觀察結果，

4、下列說法正確的是(　　) A．A飛機上的人觀察到足球場的長度比B飛機上的人觀察到的大 B．A飛機上的人觀察到足球場的長度比B飛機上的人觀察到的小 C．兩飛機上的人觀察到足球場的長度相同 D．兩飛機上的人觀察到足球場的寬度相同 E．A飛機上的人觀察B飛機的長度和時間進程均有微小變化 BDE　[由l＝l0(其中l(wèi)0是相對足球場靜止時的長度)，可以看出，速度越大，“動尺變短”的效應越明顯，選項B正確；但是足球場的短軸與飛機速度方向垂直，所以兩飛機上的人觀察到足球場的寬度相同．因A、B兩飛機有相對運動，所以D、E正確．] 5．如圖所示，強強乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前

5、方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯(lián)絡，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為________． [解析]　由狹義相對論的基本假設：光速不變原理，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的． [答案]　c 6．人馬星座α星是離太陽系最近的恒星，它距地球4.3×1016m.設有一宇宙飛船往返于地球和人馬星座α星之間．若宇宙飛船的速度為0.999c，按地球上的時鐘計算，飛船往返一次需多少時間？如以飛船上的時鐘計算，往返一次的時間又為多少？ [解析]　以地球上的時鐘計算Δt＝＝s≈2.87×108 s≈9年；若以飛船上的時鐘計算：因為Δt＝，所以得Δt′＝Δt＝2.87

6、×108×s≈1.28×107s≈0.4年． [答案]　9年　0.4 年． 7．地面上長100 km的鐵路上空有一火箭沿鐵路方向以30 km/s的速度掠過，則火箭上的人看到鐵路的長度應該為多少？如果火箭的速度達到0.6c，則火箭上的人看到的鐵路的長度又是多少？ [解析]　當火箭速度較低時，長度基本不變，還是100 km.當火箭的速度達到0.6c時，由相對論長度公式l＝l0代入相應的數據解得：l＝100× km＝80 km. [答案]　100 km　80 km 8．有一太空船以0.8c的速度飛越“月球太空站”．一科學家在月球上量得運動中的太空船長度為200 m，此太空船最后在月球上登陸

7、，此科學家再度測量靜止的太空船的長度，他測量的結果如何？ [解析]　在月球上測得運動的飛船的長度為l，靜止飛船的長度為l0，依據狹義相對論的長度收縮效應關系式， 有l(wèi)＝l0 所以l0＝＝m≈333 m. [答案]　333 m [能力提升練] 9．在某地發(fā)生兩件事，靜止位于該地的甲測得時間間隔為4 s，若相對甲做勻速直線運動的乙測得時間間隔為5 s，則乙相對于甲的運動速度是多少？ [解析]　由題意可知，Δt′＝4 s，Δt＝5 s， 由公式Δt＝得v＝c＝c. [答案]　c 10．如圖所示，你站在水平木桿AB的中央附近，并且看到木桿落在地面上時是兩端同時著地的，所以，你認

8、為這木桿是平著落到了地面上；若此時飛飛小姐正以接近光速的速度從你前面掠過，她看到B端比A端先落地，因而她認為木桿是向右傾斜著落地的．她的看法是________的．(填“正確”或“錯誤”)． [解析]　當飛飛小姐掠過木桿時，在她看來，木桿不僅在下落，而且還在朝她運動，正好像星體朝你的飛船運動一樣．因此，在你看來同時發(fā)生的兩個事件，在飛飛小姐看來首先在B端發(fā)生．到底在A和B處的兩個事件是同時發(fā)生，還是在B處先發(fā)生？這一問題是沒有意義的．因為運動是相對的，對運動的描述取決于選擇的參考系．對于你來說木桿是平著下落的，對飛飛小姐來說木桿是向右斜著下落的，雖然難以置信，但你和她都是正確的． [答案

9、]　正確 11．帶正電的π介子是一種不穩(wěn)定的粒子，當它靜止時，平均壽命為2.5×10－8s，然后就衰變?yōu)橐粋€μ子和一個中微子．今有一束π介子，在實驗室中測得它的速率為u＝0.99c，并測出它從產生到衰變通過的平均距離為52 m. (1)問這些測量結果是否一致？ (2)計算相對于π介子靜止的參考系中π介子的平均壽命是多少？ [解析]　(1)根據時間間隔的相對性，當π介子以u＝0.99c的速率相對實驗室運動時，在實驗室中測得的平均壽命應為Δt＝＝ s≈1.8×10－7s.在實驗室中測得π介子通過的平均距離約為d＝uΔt＝0.99×3.0×108×1.8×10－7 m≈53 m，考慮到實驗誤

10、差，這一計算結果與測量結果一致． (2)在相對π介子靜止的參考系中觀察，實驗室的運動速率為u＝0.99c，而在實驗室中測得π介子通過的距離為l0＝52 m，則在相對π介子靜止的參考系中測得實驗室通過的距離為l＝l0＝52× m＝7.3 m．實驗室通過l所用的時間就是π介子從產生到衰變的時間，即π介子的平均壽命為Δt＝＝ s＝2.5×10－8 s. [答案]　(1)一致　(2)2.5×10－8 s 12．宇宙射線中有一種叫做μ子的粒子，在與μ子相對靜止的慣性參考系中觀測到，它平均經過2×10－6s(其固有壽命)就衰變?yōu)殡娮雍椭形⒆樱?，這種μ子在大氣中運動的速度非常大，可以達到v＝2.994×108 m/s＝0.998c.請分析，μ子在大氣中可以運動多遠的距離？ [解析]　已知Δt′＝2×10－6s，v＝2.994×108 m/s.如果按照經典物理來看，μ子從產生到衰變的這段時間里平均走過的距離僅為l′＝2.994×108×2×10－6m≈600 m．根據狹義相對論，在地面的實驗室中觀測μ子的“運動壽命”為Δt＝＝ s≈3.16×10－5 s．因而μ子在大氣中運動的距離應為l＝2.994×108×3.16×10－5m≈9 500 m. [答案]　9 500 m - 4 -