《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)20 相對(duì)論的誕生 時(shí)間和空間的相對(duì)性（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)《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)20 相對(duì)論的誕生 時(shí)間和空間的相對(duì)性（含解析）新人教版選修3-4（4頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時(shí)分層作業(yè)(二十) (限時(shí)40分鐘) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 1．關(guān)于狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)，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(xué)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(chǎng)強(qiáng)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(duì)論的兩個(gè)假設(shè)分別是狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)?，選項(xiàng)A、C、E正確．] 2．根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理，下列結(jié)論正確的是(　　) A．任

2、何力學(xué)規(guī)律在慣性系中都是相同的 B．同一力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中可能不同 C．在一個(gè)慣性參考系里不能用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參考系是否在勻速運(yùn)動(dòng) D．在一個(gè)慣性參考系里可以用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參考系是否在勻速運(yùn)動(dòng) E．如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫做慣性系，相對(duì)于一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系 ACE　[經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理是力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，故A、C、E正確，B、D錯(cuò)誤．] 3．在地面附近有一高速飛過的火箭，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)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(shí)間進(jìn)程變快了 B．地面

3、上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了 C．火箭上的人觀察到火箭的長度和時(shí)間進(jìn)程均無變化 D．火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時(shí)間進(jìn)程變慢了 E．火箭上的人觀察到火箭的長度和時(shí)間進(jìn)程均有變化 BCD　[根據(jù)“尺縮效應(yīng)”“動(dòng)鐘變慢”原理，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)相對(duì)性，火箭上的人看到地面上的物體長度變小，時(shí)間進(jìn)程變慢了，D正確；火箭上的人與火箭之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故火箭上的人觀察到火箭的長度和時(shí)間進(jìn)程均無變化，C正確，E錯(cuò)誤．] 4．A、B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場(chǎng)的長軸方向在其上空高速飛過，且vA＞vB，對(duì)于在飛機(jī)上的人觀察結(jié)果，

4、下列說法正確的是(　　) A．A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長度比B飛機(jī)上的人觀察到的大 B．A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長度比B飛機(jī)上的人觀察到的小 C．兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長度相同 D．兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度相同 E．A飛機(jī)上的人觀察B飛機(jī)的長度和時(shí)間進(jìn)程均有微小變化 BDE　[由l＝l0(其中l(wèi)0是相對(duì)足球場(chǎng)靜止時(shí)的長度)，可以看出，速度越大，“動(dòng)尺變短”的效應(yīng)越明顯，選項(xiàng)B正確；但是足球場(chǎng)的短軸與飛機(jī)速度方向垂直，所以兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度相同．因A、B兩飛機(jī)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以D、E正確．] 5．如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)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(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________． [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． [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(shè)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(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？ [解析]　以地球上的時(shí)鐘計(jì)算Δt＝＝s≈2.87×108 s≈9年；若以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算：因?yàn)棣＝，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(yīng)該為多少？如果火箭的速度達(dá)到0.6c，則火箭上的人看到的鐵路的長度又是多少？ [解析]　當(dāng)火箭速度較低時(shí)，長度基本不變，還是100 km.當(dāng)火箭的速度達(dá)到0.6c時(shí)，由相對(duì)論長度公式l＝l0代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)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(xué)家在月球上量得運(yùn)動(dòng)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(xué)家再度測(cè)量靜止的太空船的長度，他測(cè)量的結(jié)果如何？ [解析]　在月球上測(cè)得運(yùn)動(dòng)的飛船的長度為l，靜止飛船的長度為l0，依據(jù)狹義相對(duì)論的長度收縮效應(yīng)關(guān)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(cè)得時(shí)間間隔為4 s，若相對(duì)甲做勻速直線運(yùn)動(dòng)的乙測(cè)得時(shí)間間隔為5 s，則乙相對(duì)于甲的運(yùn)動(dòng)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(shí)是兩端同時(shí)著地的，所以，你認(rèn)

8、為這木桿是平著落到了地面上；若此時(shí)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(rèn)為木桿是向右傾斜著落地的．她的看法是________的．(填“正確”或“錯(cuò)誤”)． [解析]　當(dāng)飛飛小姐掠過木桿時(shí)，在她看來，木桿不僅在下落，而且還在朝她運(yùn)動(dòng)，正好像星體朝你的飛船運(yùn)動(dòng)一樣．因此，在你看來同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)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(gè)事件是同時(shí)發(fā)生，還是在B處先發(fā)生？這一問題是沒有意義的．因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述取決于選擇的參考系．對(duì)于你來說木桿是平著下落的，對(duì)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(dāng)它靜止時(shí)，平均壽命為2.5×10－8s，然后就衰變?yōu)橐粋€(gè)μ子和一個(gè)中微子．今有一束π介子，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得它的速率為u＝0.99c，并測(cè)出它從產(chǎn)生到衰變通過的平均距離為52 m. (1)問這些測(cè)量結(jié)果是否一致？ (2)計(jì)算相對(duì)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(jù)時(shí)間間隔的相對(duì)性，當(dāng)π介子以u(píng)＝0.99c的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動(dòng)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得的平均壽命應(yīng)為Δt＝＝ s≈1.8×10－7s.在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)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(shí)驗(yàn)誤

10、差，這一計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果一致． (2)在相對(duì)π介子靜止的參考系中觀察，實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)動(dòng)速率為u＝0.99c，而在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得π介子通過的距離為l0＝52 m，則在相對(duì)π介子靜止的參考系中測(cè)得實(shí)驗(yàn)室通過的距離為l＝l0＝52× m＝7.3 m．實(shí)驗(yàn)室通過l所用的時(shí)間就是π介子從產(chǎn)生到衰變的時(shí)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(duì)靜止的慣性參考系中觀測(cè)到，它平均經(jīng)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(yùn)動(dòng)的速度非常大，可以達(dá)到v＝2.994×108 m/s＝0.998c.請(qǐng)分析，μ子在大氣中可以運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)的距離？ [解析]　已知Δt′＝2×10－6s，v＝2.994×108 m/s.如果按照經(jīng)典物理來看，μ子從產(chǎn)生到衰變的這段時(shí)間里平均走過的距離僅為l′＝2.994×108×2×10－6m≈600 m．根據(jù)狹義相對(duì)論，在地面的實(shí)驗(yàn)室中觀測(cè)μ子的“運(yùn)動(dòng)壽命”為Δt＝＝ s≈3.16×10－5 s．因而μ子在大氣中運(yùn)動(dòng)的距離應(yīng)為l＝2.994×108×3.16×10－5m≈9 500 m. [答案]　9 500 m - 4 -