15.1 相对论的诞生 习题
第15章 1.相对论的诞生 人教物理选修3-4 同步练习Word版含解析
主动成长夯基达标1.伽利略的相对性原理是____________.答案：力学规律在不同的惯性系中是相同的.2.一切惯性系中,光在真空中的传播速度都为c,与____________无关.答案：光源的运动和观察者的运动3.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是____________的.答案：相同4.爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设是_____________,_____________________________. 答案：爱因斯坦相对性原理 光速不变原理5.著名物理学家“开尔文勋爵”威廉·汤姆孙曾自信地宣称：“科学的大厦已经基本完成”，但也承认，“明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云”.他指的科学大厦是____________,两朵乌云是____________.答案：以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系 一是黑体辐射，一是光的速度6.狭义相对论为什么叫假设而不叫做原理?思路解析：虽然这两个假设可以由麦克耳孙—莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度.答案：略7.火箭以0.75c 的速度离开地球,从火箭上向地球发射一个光信号.火箭上测得光离开的速度是c,根据过去熟悉的速度合成法则,光到达地球时地球上测得的光速是多少?根据狭义相对性原理呢?解：由速度合成法则，地球上测得光速应为c-0.75c 即0.25c ；根据狭义相对性原理，光速应为c.答案：0.25c,c走近高考8.如图15-1-1所示,在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5 kg 的小球,正随车厢一起以20 m/s 的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5 N 的拉力作用,求经10 s 时,车厢里的观察者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少?图15-1-1解：对车上的观察者：物体的初速v 0=0,加速度2/1s m mF a ==, 10 s 时速度v 1=at=10 m/s.对地上的观察者：方法一：物体初速度v 0=20 m/s 加速度相同2/1s m mF a ==. 10 s 末速度v 2=v 0+at=30 m/s.方法二：根据速度合成法则v 2=v 1+v 0=(10+20) m/s=30 m/s.答案：10 m/s 30 m/s主动成长夯基达标1.对于波长为100 m 的声波，下列说法正确的是（ ）A.在同一均匀介质中，此波长比波长为20 m 的声波传播得快B.不能被听见C.波长太长，不能产生明显的衍射D.不能产生反射思路解析：对于波长为100 m 的声波，其频率为100340==λvf =3.4 Hz ＜20 Hz,故正常人听不见，选项B 正确.由于是在同一种均匀的介质中，故声波的传播速度相同，选项A 错误.由于声波也是机械波，具有波的一切性质，故C 、D 错误.答案：B2.下列说法正确的是（ ）A.衍射是一切波特有的现象B.对同一列波，障碍物或孔越小，衍射越明显C.听到回声是声波的衍射现象D.听到回声是共鸣现象思路解析：衍射是波特有的现象，是波区别于其他物质的特征；障碍物或孔的尺寸越小，越能满足发生明显衍射现象的条件；回声是声波的反射现象，如果回声到达人耳比原声滞后0.1 s 以上，就能区分回声和原声.答案：AB3.波长为60 m 和17 m 的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（ ）A.波长60 m 的声波比波长17 m 的声波传播速度慢B.波长60 m 的声波比17 m 的声波的频率小C.波长60 m 的声波比17 m 的声波易发生衍射D.波长60 m 的声波不能被反射思路解析：不管波长为多少，声波在空气中传播速度都为340 m/s ，由波长、声速、频率关系可知λvf =，波长越长，频率越小，所以A 错，B 对.由发生明显衍射的条件可知，波长较长，发生衍射较容易，C 对.任何波都可以发生反射，D 错.答案：BC4.一列水波穿过小孔发生了衍射现象，衍射的水波与原来的水波相比（ ）A.波长变短了B.频率变高了C.波速没有变化D.质点的振幅变小了思路解析：由于衍射使波的能量分布范围变大，从而导致单位面积上的能量变小，振幅变小. 答案：CD5.以下说法中正确的是（ ）A.波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象B.要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长C.波长越长的波，越容易发生衍射D.“闻其声不见其人”，是声波的衍射现象思路解析：衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显与不明显的差别而已，只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长更小时，才会观察到明显的衍射现象.“闻其声不见其人”是声波的衍射现象.所以C、D正确.答案：CD6.关于波，下列说法中错误的是（）A.一切波都能发生反射和衍射B.插在水中的细棒对水波的传播没有影响C.在墙外听到墙内有人讲话，这是波的反射现象D.当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的波的衍射现象思路解析：衍射是波特有的现象，所以一切波都会发生反射和衍射现象，即A项说法正确；水波的波长一般比细棒的线度大，故能发生明显的衍射，所以细棒对水波的传播没有影响，则说法B正确；墙外的人能听到墙内人的说话，是波的衍射现象，故说法C错误；据产生明显衍射现象的条件知，当障碍物的尺寸比波长大很多时，不能发生明显的衍射现象，所以说法D错误.答案：CD7.如图12-5-2所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A 是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于（）图12-5-2A.整个区域B.阴影Ⅰ以外区域C.阴影Ⅱ以外区域D.上述答案均不对思路解析：从图中可以看出挡板A比波长大的多，因此波不会绕过挡板A，而小孔B的大小与波长差不多，能发生明显的衍射现象，故B正确.答案：B8.水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可（）A.增大小孔尺寸，同时增大水波的频率B.增大小孔尺寸，同时减小水波的频率C.缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率D.缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率思路解析：水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，说明水波的波长λ与小孔的大小相差不多，所以要使衍射现象更不明显，据产生明显衍射现象的条件可知，必须使水波的波长小于小孔的尺寸，由公式v=λf知，在v不变的情况下，要减小波长，可增大频率，所以正确的选项为A.答案：A走近高考9.如图12-5-3所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A点没有振动.为了使A点能发生振动，可采用的方法是（）图12-5-3A.增大波源的频率B.减小波源的频率C.将N 板向上移动一些D.将N 板向下移动一些思路解析：A 点此时振动不明显，是因为波绕过境碍物时衍射现象不明显.因此使A 点振动的方法是使波的衍射明显，可通过增大波长，由T v λ==λf 知可减小波源频率或减小狭缝宽度（将N 板上移）的方式实现.答案：BC10.在水波槽的衍射现象中，若打击水面的振子振动频率是5 Hz ，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s ，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d 应为（ ）A.10 cmB.5 cmC.d ＞1 cmD.d ＜1 cm 思路解析：掌握波发生明显衍射的必要条件.在水槽中激发的水波波长为：m f v 505.0==λ =0.01 m=1 cm.要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长.答案：D。
人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习(I)卷(新版)
人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习（I）卷（新版）姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、多选题 (共14题；共37分)1. （3分）下列说法中正确的是（）A . 根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变、半径变为原来的时，引力将变为原来的4倍B . 按照广义相对论可以知道，当星球质量不变、半径变为原来的时，引力将大于原来的4倍C . 在天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大D . 在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大2. （2分） (2020高二下·北京期末) 关于狭义相对论的说法，不正确的是（）A . 狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B . 狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于 c，与光源的运动无关C . 狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D . 狭义相对论认为任何情况下物体的质量不变3. （3分）在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中的正确的是（）A . 船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B . 船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C . 航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D . 航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的4. （2分）(2018·宁波模拟) 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c5. （3分）一个物体静止时质量为，能量为；速度为时，质量为，能量为，动能为，下列说法正确的是（）A . 物体速度为时能量B . 物体速度为时动能C . 物体速度为时动能D . 物体速度为时动能6. （3分）有两辆较长的火车A和B，火车A静止不动，中央有一个光源，在某时刻发出一个闪光。
课时作业1：15.1-15.2相对论的诞生 时间和空空间的相对性
学案1相对论的诞生时间和空间的相对性题组一经典的相对性原理1．通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的有()A．停在地面上的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀速直线航行的轮船D．以较大速度匀速运动的磁悬浮列车答案 B解析由惯性系和非惯性系的概念可知选B.2．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是()A．适用于宏观物体B．适用于微观物体C．适用于高速运动的物体D．适用于低速运动的物体答案AD解析由经典力学的局限性可知A、D正确．3．根据伽利略相对性原理，可以得到下列结论()A．力学规律在任何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做匀速直线运动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做匀速直线运动答案AC解析由伽利略相对性原理可知A、C正确．题组二狭义相对论4．关于相对论的认识，下列说法正确的是()A．因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的B．空间与时间之间是没有联系的C．在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关D．惯性系就是静止不动的参考系E．同一力学规律在不同的惯性系中可能不同答案 C5．有下列几种说法：①所有惯性系对物理基本规律都是等价的；②在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；③在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．关于上述说法()A．只有①②是正确的B．只有①③是正确的C．只有②③是正确的D．三种说法都是正确的答案 D6．下列说法中正确的是()A．相对性原理能简单而自然地解释电磁学的问题B．在真空中，若物体以速度v背离光源运动，则光相对物体的速度为c－vC．在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c＋vD．迈克耳孙—莫雷实验得出的结论是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的答案 D解析相对性原理简单而自然，但在电磁学的领域里，涉及相对哪个参考系才成立的问题，故选项A错误；根据狭义相对论的光速不变原理，故选项B、C错误，D正确．题组三时间和空间的相对性7．下列哪些是“相对论”的内容()A．伽利略的相对性原理B．“尺缩效应”C．“时钟变慢”D ．质量不变是因为它是物体的固有属性，与运动状态无关答案 BC解析 伽利略相对性原理中的物理规律指的是力学规律，而相对论的物理规律指的是一切物理规律，A 错误；据“相对论”推出的重要结论有“长度变小”“时间变慢”“质量变大”，则B 、C 正确，D 错误．8．用相对论的观点判断，下列说法正确的是( )A ．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B ．在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C ．在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来要扁一些D ．当物体运动的速度v ≪c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计答案 BCD解析 按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A 错误；由Δt ＝Δτ1－(v c)2可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对宇航员静止，时钟准确，B 正确；由l ＝l 01－v 2c 2可知，地面上的人看飞船，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C 正确．当v ≪c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D 也正确．9．如图1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，列车上的观察者测得A 、C 两铁塔被照亮的顺序是( )图1A ．同时被照亮B ．A 先被照亮C ．C 先被照亮D ．无法判断答案 C解析 以列车为参考系，塔A 、B 、C 向左高速运动，列车中的观测者认为光从B →A 的距离大于光从B →C 的距离，由t ＝l c 知，光从B →C 用时短，C 先被照亮． 10．惯性系S 中有一边长为l 的正方形(如图A 所示)，从相对S 系沿x 方向接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )答案 C解析 由相对论长度公式l ＝l 01－(v c)2得，运动方向上的边长变短，垂直运动方向的边长不变．11．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( )A ．0.5cB ．0.6cC ．0.8cD ．0.9c 答案 C解析 由l ＝l 01－v 2c 2，且l l 0＝35可得：v ＝45c ＝0.8c ，故C 正确． 12.甲、乙两人站在地面上时的身高都是L 0，甲、乙分别乘坐速度为0.6c 和0.8c (c 为光速)的飞船同向运动，如图2所示．此时乙观察到甲的身高L ______L 0；若甲向乙挥手，动作时间为t 0，乙观察到甲的动作时间为t 1，则t 1______t 0(均选填“＞”“＝”或“＜”)．图2答案 ＝ ＞解析 因飞船速度方向水平，在竖直方向无相对论效应，所以此时乙观察到甲的身高L ＝L 0.甲向乙挥手，是以自己为参考系，是不动的，乙看甲挥手，甲在做相对运动，所以t 1大于t 0.13．长度测量与被测物体相对于观察者的运动情况有关，物体在运动方向上长度会缩短．一艘宇宙飞船的船身长度为L 0＝90 m ，相对地面以v ＝0.8c 的速度从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)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？答案 (1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s解析 (1)观测站测得船身的长度为L ＝L 01－v 2/c 2＝901－0.82 m ＝54 m ，通过观测站的时间间隔为Δt ＝L v ＝54 m 0.8c＝2.25×10－7 s. (2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为Δt ′＝L 0v ＝90 m 0.8c ＝3.75×10－7 s ．。
相对论的诞生 时间和空间的相对性 作业(含解析) (1)
2017-2018学年度人教版选修3-4� 15.1相对论的诞生�作业1．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是( )A. 运动中的物体，其质量无法测量B. 物体的速度远小于光速，质量变化极小C. 物体的质量太大D. 物体质量并不随速度变化而变化2．经典力学不适用下列哪些运动（）A. 火箭的发射B. 微观粒子的波动性C. 宇宙飞船绕地球的运动D. “勇气号宇宙探测器”3．下列说法中正确的是（）A. 经典力学可以解决自然界中所有的问题B. 相对论与量子力学否定了经典力学理论C. 发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船服从经典力学规律D. 在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变4．下列说法正确的是（）A. 变化的磁场周围一定产生变化的电场B. 在电磁波谱中由于y射线的贯穿能力极强，所以在医学上可用来透视人体C. 爱因斯坦相对论认为，物体的质量随物体速度的增加而增大D. 光在真空中的运动速度在不同的惯性系中测得的数值是不同的5．下列说法正确的是A. 不论是对宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的B. 当物体运动速度很大(接近光速)时，经典力学理论所得的结果与实际结果之间出现了较大的偏差C. 在经典力学中，物体的质量是不变的，在狹义相对论中，物体的质量随物体速度增大而减小D. 牛顿的引力理论不能用于中子星表面6．下列说法正确的是A. 波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变化B. 光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同C. 用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D. 变化的电场可能产生变化的磁场7．下面的说法正确的是（）A. 电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关B. 刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高C. 根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的D. 利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离8．下列说法正确的是（）A. 哥白尼提出了“地心说”，牛顿总结出了万有引力定律B. 经典力学适用于宏观世界高速运动，量子力学适用于微观世界低速运动C. 在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量随速度的增大而增大D. 万有引力定律不适用于强引力作用9．小行星以速度u高速飞向地球的同时发出频率为ν的光，则________．A. 该光相对小行星的速度为c＋uB. 该光相对小行星的速度为cC. 地球上接收到的小行星所发光的频率大于νD. 地球上接收到的小行星所发光的频率等于ν10．小行星以速度u高速飞向地球的同时发出频率为ν的光，则________．A. 该光相对小行星的速度为c＋uB. 该光相对小行星的速度为cC. 地球上接收到的小行星所发光的频率大于νD. 地球上接收到的小行星所发光的频率等于ν11．如果观察者测出一个高速运动的电子质量为2m0，问电子速度为多大？(m0为电子的静止质量)12．如果真空中的光速为c＝3.0×108m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108m/s时，质量为3 kg.当它的速度为1.8×108m/s时，质量为多少？13．地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，它的质量增大到静止质量的多少倍？14．在粒子对撞机中,有一个电子经过高压加速,速度达到光速的0.5倍.试求此时电子的质量变为静止时的多少倍?15．微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响.1988年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功．在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍．试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？16．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c)参考答案1．B【解析】物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD错误。
第15章 1.相对论的诞生2.时间和空间的相对性 同步检测题Word版含解析
更上一层楼基础·巩固1.著名物理学家“开尔文勋爵”威廉·汤姆孙曾自信地宣称：“科学大厦已经基本完成”，但也承认，“明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云”.他指的科学大厦是_______________，两朵乌云是________________.答案：以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系一是黑体辐射，一是光的速度.2.根据你的理解，你认为下列哪些观点是正确的（）A.在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的B.以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界C.相对论与量子力学的出现否定了经典力学理论D.伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳演绎法”是经典力学方法的典型答案：ABD3.下列服从经典力学规律的是（）A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船C.物体运动的速率接近于真空中的光速D.能量的不连续现象解析：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B两项正确，C项错误；能量的不连续现象涉及量子论，不适合用经典力学来解释，所以选项D错误.答案：AB4.下列说法正确的是( )A.世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B.时间和空间不依赖人们的意识而存在C.时间和空间是绝对的D.时间和空间是紧密联系、不可分割的解析：根据狭义相对论的观点，时间和空间都不是绝对的，都是相对的.时间和空间不能割裂，是紧密联系的.所以选项A、B、C三项错误，选项D正确.答案：D5.一只长的标尺以接近光速穿过一根几米长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的.以下哪种叙述最恰当地描述了标尺穿过管子的情况( )A.标尺收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B.标尺收缩变短，因此在某些位置上，标尺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，管子恰好遮住标尺D.所有这些都与观察者的运动情况有关解析：观察者的运动情况不同，选取不同的惯性系，标尺与管子的相对速度也不相同，观察到的标尺和管子的长度也不相同，所以选项D正确.答案：D6.火箭以0.75c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号.火箭上测得光离开的速度是c，根据过去熟悉的速度合成法则，光到达地球时地球上测得的光速是多少？根据狭义相对论的原理呢？解析：根据过去熟悉的速度合成法则，光相对于地球的速度是：v=c-0.75c=0.25c.而根据狭义相对论原理，光速与光源、观测者之间的相对运动没有关系，光速仍为c.答案：0.25c c7.一张正方形的宣传画，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画成了什么样子？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，但在垂直运动方向上没有发生变化.答案：宣传画成了长方形，此画的高度不变，宽度变窄了.综合·应用8.以8 km/s 的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1 min ，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花了________________min 时间?解析：卫星上观测到的时间为Δt′=1 min ，卫星运动的速度为v=8×103 m/s ，所以地面上观测到的时间为Δt=2)(1'c v t -∆=283)103108(-11⨯⨯ min=(1+3.6×10-10) min.答案：1+3.6×10-109.假如有一对孪生兄弟A 和B ，其中B 乘坐速度为v=0.9c 的火箭飞往大角星（牧夫座a 星），而后又飞回地球.根据A 在地球上的观测，大角星离地球有40万光年远，这次B 往返飞行经历时间为80.8年.如果B 在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B 回到地球时，A 的年龄为________________岁,B 的年龄为________________岁.解析：设B 在飞船惯性系中经历时间为t′，根据时间延缓效应得：t=221c vt-，即：80.8=29.01'-t ，解得：t′=35.2年.所以B 回到地球时的年龄为20+35.2=55.2（年）答案：A 的年龄为100.8岁，B 的年龄为55.2岁.10.人马星座a 星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016 m.设有一宇宙飞船自地球往返于人马星座a 星之间.若宇宙飞船的速度为0.999c ，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需时间________________.如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为________________.解析：以地球上的时钟计算Δt=v s =8161030.999104.32⨯⨯⨯⨯ s=2.87×108 s=9年； 若以飞船上的时钟计算：因为Δt=Δt′/1-(v/c)2所以得Δt′=Δt 2)/(1c v -=2.87×108×20.999-1s=1.28×107 s=0.4年答案：Δt=9年，Δt′=0.4年11.长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向长度缩短了.一艘宇宙飞船的船身长度为L 0=90 m ，相对地面以u=0.8c 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）宇航员测得船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L=L 022/1c u -=90×20.8-1m=54 m通过观测站的时间间隔为Δt=u L =0.8c54=2.25×10-7 s （2）宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为Δt=cu L 8.0900 =3.75×10-7 s 牛顿时空观是速度远小于光速时相对论时空观的近似更上一层楼 基础·巩固1.对于简谐运动，下述说法中正确的是（ ）A.振幅是矢量，方向是从平衡位置指向最大位移处B.振幅增大，周期也必然增大，而频率减小C.物体离开平衡位置的最大距离叫振幅D.周期和频率的乘积是一常数解析：振幅是标量，所以选项A 错误.周期和频率只与系统本身有关，与振幅无关，所以选项B 错误.物体离开平衡位置的最大距离叫振幅，所以选项C 正确，周期和频率互为相反数，其乘积等于1，所以选项D 正确.答案：CD2.如图11-2-7所示，小球m 连着轻质弹簧，放在光滑水平面上，弹簧的另一端固定在墙上，O 点为它的平衡位置，把m 拉到A 点，OA=1 cm ，轻轻释放，经0.2 s 运动到O 点,如果把m 拉到A′点,使OA′=2 cm,弹簧仍在弹性限度范围内,则释放后运动到O 点所需要的时间为（ ）图11-2-7A.0.2 sB.0.4 sC.0.3 sD.0.1 s解析：不论将m 由A 点或A′点释放，到达O 点的时间都为四分之一周期，其周期与振幅大小无关，由振动系统本身决定，所以选项A 正确.答案：A3.一振子做简谐运动振幅是4.0 cm ，频率为1.5 Hz ，它从平衡位置开始振动，1.5 s 内位移的大小和路程分别为( )A.4.0 cm 10 cmB.4.0 cm 40 cmC.4.0 cm 36 cmD. 0 cm 36 cm解析：振子在1.5 s 内完成2.25次全振动，即从平衡位置运动到最大位移处，所以位移为4.0 cm ，路程为9A=36 cm ，所以选项C 正确.答案：C4.一质点做简谐运动，其位移x 与时间t 关系曲线如图11-2-8所示，由图可知（ ）图11-2-8A.质点振动的频率是4 HzB.质点振动的振幅是2 cmC.t=3 s时，质点的速度最大D.在t=3 s时，质点的振幅为零解析：由图可以直接看出振幅为2 cm，周期为4 s，所以频率为0.25 Hz，所以选项A错误，选项B正确.t=3 s时，质点经过平衡位置，速度最大，所以选项C正确.振幅是质点偏离平衡位置的最大位移，与质点的位移有着本质的区别，t=3 s时，质点的位移为零，但振幅仍为2 cm，所以选项D错误.答案：BC5.一个做简谐振动的质点，它的振幅是4 cm，频率是2.5 Hz，若从平衡位置开始计时，则经过2 s，质点完成了______________次全振动，质点运动的位移是______________，通过的路程是______________.解析：由于频率是2.5 Hz，所以周期为0.4 s，质点经过2 s完成了5次全振动，一次全振动质点通过的路程为4A，所以5次全振动质点通过的路程为5×4A=20A=80 cm=0.8 m.质点经过5次全振动应回到原来位置，即位移为零.答案：5 0 0.86.甲、乙两个做简谐运动的弹簧振子，在甲振动20次的时间里，乙振动了40次，则甲、乙振动周期之比为___________________；若甲的振幅增大而乙的不变，则甲、乙振动频率之比为______________.解析：由于甲振动20次的时间里，乙振动了40次，所以甲的振动周期是乙振动周期的2倍，所以甲、乙振动周期之比为2∶1，甲、乙振动频率之比为1∶2.答案：2∶1 1∶2综合·应用7.如图11-2-9所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B间做简谐运动，AB间距为10 cm.振子从O点运动到P点历时0.2 s，从此时再经A点再一次回到P点又历时0.4 s，下列说法中正确的是（）图11-2-9A.它的振幅为10 cmB.它的周期为1.6 sC.它的频率为0.5 HzD.它由P点经O点运动到B点历时0.8 s解析：振子从P点经A点再一次回到P点又历时0.4 s，根据对称性可知由P到A所用时间为0.2 s，又因为由O到P历时0.2 s，所以从O到A所用时间为四分之一个周期0.2 s+0.2 s=0.4 s，即周期为4×0.4 s=1.6 s.答案：B8.如图11-2-10所示，一质点在平衡位置O点附近做简谐运动，若从质点通过O点时开始计时，经过0.9 s质点第一次通过M点，再继续运动，又经过0.6s质点第二次通过M点，该质点第三次通过M点需再经过的时间可能是（）图11-2-10A.1 sB.1.2 sC.2.4 sD.4.2 s解析：根据题意可以判断质点通过MB之间的距离所用时间为0.3 s，质点通过O点时开始计时，经过0.9 s质点第一次通过M点，应分两种情况考虑：（1）质点由O点向右运动到M，则OB之间所用时间为0.9 s+0.3 s=1.2 s，根据对称性，OA之间所用时间也为1.2 s，第三次通过M点所用时间为2t MO+2t OA=2×0.9 s+2×1.2 s=4.2 s，所以选项D正确；（2）质点由O点先向左运动再到M ，则从O→A→O→M→B 所用时间为0.9 s+0.3 s=1.2 s ，为3/4个周期，得周期为1.6 s ，第三次经过M 点所用时间为1.6 s-2t MB =1.6 s-0.6 s=1.0 s.答案：AD9.如图11-2-11所示，弹簧振子在BC 间做简谐运动，O 为平衡位置，BC 间距离是10 cm ，B→C 运动时间是1 s ，则（ ）图11-2-11A.振动周期是1 s ，振幅是10 cmB.从B→O→C 振子做了一次全振动C.经过两次全振动，通过的路程是40 cmD.从B 开始经过3 s ，振子通过的路程是30 cm解析：振子从B→O→C 是半次全振动，故周期T=2×1 s=2 s ，振幅A=OB=BC/2=5 cm ，故选项A 错.从B→O→C→O→B 是一次全振动，故选项B 错误.经过一次全振动，振子通过的路程是4A ，两次全振动通过的路程是40 cm ，故选项C 正确.T=3 s 为1.5全振动，路程是s=4A+2A=30 cm ，故选项D 正确.答案：CD10.一质点在平衡位置附近做简谐运动，从它经过平衡位置开始计时，经过0.13 s 质点首次经过M 点，再经过0.1 s 第二次经过M 点，则质点做往复简谐运动的周期的可能值是多大？ 解析：可就所给的第一段时间Δt 1=0.13 s 分两种情况进行分析.答案：（1）当Δt 1＜4T ，如图下所示，4T =Δt 1+21Δt 2，得T=0.72 s.（2）当4T ＜Δt 1＜43T ，如图下所示，43T=Δt 1+21Δt 2，得T=0.24 s.。
2019_2020学年高中物理第十五章第1节相对论的诞生第2节时间和空间的相对性练习(含解析)新人教版选修3_4
时间和空间的相对性[随堂检测]1．(多选)关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( )A ．适用于宏观物体B ．适用于微观物体C ．适用于高速运动的物体D ．适用于低速运动的物体解析：选AD.由经典力学的局限性可知A 、D 正确．2．(多选)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，你认为该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( )A ．正确的B ．错误的C ．她应感觉到木杆在朝她运动D ．她应感觉到木杆在远离她运动解析：选AC.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．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倾斜着下落的，虽然难以置信，但你和她都是正确的．3．(多选)用相对论的观点判断，下列说法正确的是( )A ．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B ．在地面上的人看来，高速运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C ．在地面上的人看来，高速运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D ．当物体运动的速度v ≪c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效应可忽略不计解析：选BCD.时间和空间都是相对的，故选项A 的说法错误；根据“时间膨胀”和“长度收缩”效应，选项B 、C 的说法正确；当速度v ≪c 时，1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2≈1，所以“时间膨胀”和“长度收缩”效应可忽略不计，故选项D 说法正确．4．惯性系S 中有一边长为l 的正方形，从相对S 系沿x 方向接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )解析：选C.由相对论长度公式l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2得，运动方向上的边长变短，垂直运动方向的边长不变．故正确选项为C.[课时作业] [学生用书P127(单独成册)]一、单项选择题1．通常我们把地球和相对地面静止或匀速直线运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的是( )A ．停在地面上的汽车B ．绕地球做匀速圆周运动的飞船C ．在大海上匀速直线航行的轮船D ．以较大速度匀速直线运动的磁悬浮列车 解析：选B.其中A 、C 、D 三项中都是相对地面静止或匀速直线运动的物体，都是惯性参考系，绕地球做匀速圆周运动的飞船相对地球做变速运动，是非惯性系．2．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( )A ．0.4cB ．0.5cC ．0.9cD ．c解析：选D.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，可知D 正确．3．有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是( )A ．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了B ．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了C ．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了D ．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了解析：选D.时间延缓效应与相对运动的方向无关，静止参考系的时间是固有时间，v 为相对运动速度，Δt 为观察系中经历的时间，Δt ′为被观察的参考系中所经历的时间，也即固有时间．则根据时间延缓效应公式Δt ＝Δt ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2＞Δt ′可知，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动就变慢了．4．如图所示：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v b 、v c 向同一方向飞行的两枚火箭上，且v b ＜v c ，则地面的观察者认为走得最慢的钟为( )A ．aB ．bC ．cD ．无法确定解析：选C.根据公式Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，相对于观察者的速度v 越大，其上的时间进程越慢，由v c ＞v b ＞v a ＝0知，在地面的观察者看来c 钟走得最慢．5．假设甲在接近光速的火车上看地面上乙的手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲的手中沿火车前进方向放置的相同的尺，则下列说法正确的是( )A ．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大B ．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小C ．乙看到甲的手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大D ．乙看到甲的手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同解析：选B.由l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，运动的观察者观察静止的尺和静止的观察者观察运动的尺时，都发现对方手中的尺比自己手中的变短了，故B 正确，A 、C 、D 错误．6．甲、乙、丙三人各拿着一块完全相同的时钟，某时刻，乙、丙以相同的速度大小沿相反方向离甲而去，甲保持原地不动．下列关于三者的观察结果，正确的是( )A ．甲观察：乙、丙的钟都比自己的钟变快了B ．乙观察：丙的钟与自己的钟快慢一样，都比甲的钟快C ．丙观察：甲的钟比自己的钟慢，乙的钟比甲钟还要慢D ．以上观察结果都不对解析：选C.乙、丙的钟对甲都是“动钟”，比甲的钟都慢，故A 错误；丙的钟对乙是“动钟”，丙的钟比乙的钟慢，故B 错误；对丙而言，甲、乙的钟都是“动钟”，都比丙的钟慢，由于乙对丙的速度比甲对丙的速度大，则乙的钟更慢，故C 正确，D 错误．二、多项选择题7．在狭义相对论中，下列说法正确的有 ( )A ．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B ．质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关C ．时间的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关D ．在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中也是同时发生的解析：选AB.根据狭义相对论，光速是速度的极限值，所以A 对；根据狭义相对论，长度、质量、时间间隔都与运动状态有关，且都给出了具体的计算公式，所以B 对，C 错；同时是相对的，D 错．8．下面说法正确的是( )A ．在以11 000c 竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c 大 B ．在以11 000c 竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c 小 C ．在以11 000c 竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c D ．在以11 000c 竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c 解析：选CD.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火箭的速度为c ，相对于地面的速度也为c ，即对不同的惯性参考系光速是相同的，因此C 、D 正确，A 、B 错误．9．A 、B 两架飞机沿一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且v A ＞v B ，对于在飞机上人的观察结果，下列说法正确的是( )A ．A 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B ．A 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解析：选BD.由l ＝l 01－v 2c2可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，故选项B 正确；因为足球场的短轴(宽度)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，故选项D 正确．10.如图所示，假设一根10 m 长的梭镖以光速穿过一根10 m 长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下叙述中可能正确的是( )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 ．以上说法都错误解析：选ABC.如果你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在管子内部，然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．A 、B 、C 正确，D 错误．三、非选择题11.如图所示，在地面上M 点固定一光源，在离光源等距的A 、B 两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：(1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？(2)在沿AB 方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？解析：(1)因光源离A 、B 两点等距，光向A 、B 两点传播速度相等，则光到达A 、B 两点所需要的时间相等，即在地面参考系中观测，两接收器同时收到光信号．(2)对于火车参考系来说，光源和A 、B 两接收器都沿BA 方向运动，当光源发出的光向A 、B 传播时，A 和B 都沿着BA 方向运动了一段距离到达A ′和B ′，如图所示，所以光到达A ′的距离更长，到达B ′的距离更短，即在火车参考系中观测，B 比A 先接收到光信号．答案：(1)同时接收到光信号 (2)B 先接收到光信号12．长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，一艘宇宙飞船的船身长度为l 0＝90 m ，相对地面以v ＝0.8c 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)宇航员测得船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l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2＝54 m 通过观测站的时间间隔为Δt ＝l v ＝54 m 0.8c＝2.25×10－7 s. (2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为 法一：Δt ＝l 0v ＝90 m 0.8c ＝3.75×10－7 s. 法二：Δt ′＝Δt1－v2c 2＝ 2.25×10－71－⎝ ⎛⎭⎪⎫0.8c c 2 s ＝3.75×10－7 s.答案：(1)2.25×10－7 s(2)3.75×10－7 s。
2019-2020学年高中物理 第十五章 1 相对论的诞生练习(含解析)新人教版选修3-4
1.相对论的诞生基础巩固1以下说法正确的是()A.经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的B.经典物理规律也适用于高速运动的物体C.力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的D.力学规律在任何惯性系里都是等价的解析：在所有惯性系中,一切力学规律都是等价的,故D正确,C错误;经典物理规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似,所以经典物理规律只适用于低速运动的物体,而经典物理中的速度合成公式也只适用于低速情况,故A、B均错误。
答案：D2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解析：根据狭义相对论的两个基本假设,选项A、C正确。
答案：AC3下列关于光速的说法正确的是()A.光速是速度的极限值B.在不同的惯性参考系中,光速是相同的C.在与光同向运动的惯性参考系中光速变小D.在与光反向运动的惯性参考系中光速变大解析：光速极限是从相对论中得到的结论,但狭义相对论也是两个假设,还没证明,但目前很准确,所以我们认为它是对的。
答案：AB4关于经典力学的时空观与相对论的时空观,下列说法正确的是()A.在经典力学的时空观中,同时是绝对的,即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件,对另一个参考系中的观察者来说也是同时的B.在相对论的时空观中,时间间隔是绝对的,即任何事件(或物体运动)所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系的选取无关C.在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点的距离是绝对不变的量值,而与参考系的选取无关D.相对论的时空观就是一个绝对的时空观,时间与空间物体的运动无关解析：在经典力学的时空观中,同时是绝对的,选项A对;在相对论的时空观中,时间间隔是相对的,选项B错误;在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,选项C对;相对论的时空观是一个相对的时空观,选项D错误。
15.1 相对论的诞生(达标作业,A4纸单页)
第十五章相对论简介15.1 相对论的诞生1.(多选)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c D．“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c 2．（5选3）下列说法正确的是A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的B．红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度小C．在机械波的传播过程中，介质质点的振动速度等于波的传播速度D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率E.根据麦克斯韦的电磁理论可知，变化的电场周围一定可以产生磁场3．（5选3）下列说法正确的是_________A．做简谐运动的物体，当速度为正时，位移一定为负，加速度一定为正B．当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅最大C．夜晩，高速公路上的路牌在车灯的照射下特別明亮是利用了光的干涉D．电磁波的接收是利用了电谐振把有用信号选择出来E.狭义相对论中假设在不同惯性参考系中，物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的4．（5选3）下列说法正确的是A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象B．横波和纵波都能发生干涉、衍射和偏振现象C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏P上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样D．真空中的光速在不同的惯性系中不相同E. 在真空中传播的电磁波，当它的频率增大时，它的传播速度不变，波长变短5．（5选3）以下说法正确的是A．泊松亮斑是光的干涉现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象B．波传播方向上各质点与振源振动周期相同，是因为各质点的振动均可看成在其相邻的前一质点驱动力作用下的受迫振动C．做简谐运动的质点先后通过同一点时，回复力、加速度相同，但相对平衡位置的位移不同D．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的E. 在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点的位置参考答案1.答案：CD根据狭义相对论光速不变原理可知：真空中的光速相对于卫星、相对于地面，相对于不同的惯性参考系光速都是相同的，都为c，因此C、D正确。
【人教版】选修3-4物理：15.1《相对论的诞生》练案(含答案)
第十五章相对论简介
1.相对论的诞生
●练案●
当堂检测
A组（反馈练）
1.根据你的理解，你认为下列哪些观点是正确的（）
A.在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的
B.以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界
C.相对论与量子力学的出现否定了经典力学理论
D.伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳演绎法”是经典力学的典型
2.如果力学规律在参考系A中成立，而参考系B相对A做匀速直线运动，则在参考系B中（）
A.力学规律也同样成立
B.力学规律不能成立
C.A和B两个参考系，一切物理规律都是相同的
D.参考系B也是惯性参考系
3.关于狭义相对论的两个假设，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
B组（拓展练）
1.属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中（）
A.真空中光速不变
B.时间间隔具有相对性
C.物体的质量不变
D.物体的能量与质量成正比
2.如图甲所示，强强乘电梯速度为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。
（填写选项前的字母）
【参考答案】
A组（反馈练）
1.A、B、D
2.A、C、D
3.A、C B组（拓展练）
1.A
2.D。
相对论的诞生 时间和空间的相对性 作业(含解析) (2)
15.1.相对论的诞生1．假设你正坐在一列火车中，下列判断中正确的是( )。
A．可以通过力学实验来判断火车是静止还是做匀速直线运动B．无法通过力学实验来判断火车是静止还是做匀速直线运动C．可以通过力学实验来判断火车是做匀速直线运动还是加速直线运动D．无法通过力学实验来判断火车是做匀速直线运动还是加速直线运动答案：BC2.(多选)设某人在以速度为0.5c飞行的飞船上,打开一个光源,则下列说法正确的是( )A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c解析:由爱因斯坦的狭义相对论可得,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故正确答案为C、D。
答案:CD3.话说有兄弟两个,哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空,经过一段时间返回地球,哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多,则该现象的科学解释是( )A.哥哥在太空中发生了基因突变,停止生长了B.弟弟思念哥哥而加速生长了C.由相对论可知,物体速度越大,在其上时间进程就越慢,生理过程也越慢D.这是神话,科学无法解释解析:根据相对论的时间延缓效应,当飞船速度接近光速时,时间会变慢,时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的。
飞船运行的速度越大,时间延缓效应越明显,人体新陈代谢越缓慢。
答案:C4.下列说法中正确的是( )A.相对性原理能简单而自然地解释电磁学的问题B.在真空中,若物体以速度v背离光源运动,则光相对物体的速度为c-vC.在真空中,若光源向着观察者以速度v运动,则光相对于观察者的速度为c+vD.迈克耳孙—莫雷实验得出的结果是:不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的解析:相对性原理简单而自然,但在电磁学的领域里,涉及相对哪个参考系才成立的问题,故选项A错误;根据狭义相对论的光速不变原理知,选项B、C错误,D正确。
人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习
人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、多选题 (共14题；共37分)1. （3分）甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺，则下列说法正确的是（）A . 甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度大B . 甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度小C . 乙看到甲手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度大D . 乙看到甲手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度小2. （2分）下列说法中正确的是（）A . 无线信号能绕过障碍物传播到接收终端是利用了干涉原理B . 光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大C . 载人飞船设计时需设法减少发射过程中与航天员身体固有频率相近的超低频振动D . 静止在地面上的人观察一条沿自身长度方向高速运动的，观察到的长度比杆静止时的短3. （3分）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 . 火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了4. （2分）某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为（）A . 0.5CB . 0.6CC . 0.8CD . 0.9C5. （3分）下列说法正确的是（）A . 当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长B . 在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度C . 爱因斯坦由狭义相对论预言了引力波的存在D . a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断同一介质对a光的折射率比b光大E . 电磁波是横波，可以观察到其偏振现象6. （3分）下列说法中正确的是（）A . 在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理B . 在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用于惯性参考系C . 一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理D . 一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理7. （3分）根据爱因斯坦的质能方程，可以说明（）A . 任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B . 太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C . 虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不会改变的D . 若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大8. （2分）(2016·江苏模拟) 下列说法中正确的是（）A . 振动的物体通过平衡位置时，其合外力一定为零B . 电磁波、超声波均可在真空中传播C . 可见光在同一玻璃砖中传播时，波长越长、波速越小D . 以0.75c的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为c9. （3分）下列说法中正确的是（）A . 根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变、半径变为原来的时，引力将变为原来的4倍B . 按照广义相对论可以知道，当星球质量不变、半径变为原来的时，引力将大于原来的4倍C . 在天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大D . 在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大10. （3分） (2018高一下·西山期中) 爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为（）A . 否定了经典力学的绝对时空观B . 揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性C . 打破了经典力学体系的局限性D . 使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界11. （2分）下列说法正确的是（）A . 光的偏振现象说明光是电磁波B . 当声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率小于声源振动的频率C . 麦克斯韦的电磁场理论说明有电场就会产生磁场，有磁场就会产生电场D . 根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时要小一些12. （3分）下列说法中，正确的是（）A . 由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B . 强引力作用可使光谱线向红端偏移C . 引力场越强的位置，时间进程越慢D . 由于物质的存在，实际的空间是弯曲的13. （3分）(2019·衡阳模拟) 下列说法正确的是_____。
课时作业16：15.1 相对论的诞生
15.1相对论的诞生1、为经典力学作出最重要贡献的物理学家是()A．爱因斯坦B．麦克斯韦C．法拉第D．牛顿2、通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的有()A．停在地面上的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀速直线航行的轮船D．以较大速度匀速运动的磁悬浮列车3、设某人在速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是()A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是0.5cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c4、根据伽利略相对性原理，可以得到下列哪项结论()A.力学规律在不同惯性系中是不同的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做匀速直线运动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做匀速直线运动5、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0D.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c6、在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观察，结果是()A．一定同时B．可能同时C．不可能同时，但可能同地D．不可能同时，也不可能同地7、A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面某处，v A＞v B，在A火箭上的人观察结果正确的是()A．火箭A上的时钟走得最快B．地面上的时钟走得最快C．火箭B上的时钟走得最快D．火箭B上的时钟走得最慢8、如图所示，假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。
相对论的诞生 时间和空间的相对性 作业(含解析) (4)
15.1 相对论的诞生作业1．下列说法中正确的是( )A．17世纪末期，以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系B．1632年爱因斯坦发表了《关于两个世界体系的对话》C．牛顿运动定律仅在惯性系中才能成立D．力学规律在任何惯性系中都是相同的，这个论述叫做伽利略相对性原理2．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( )A．适用于宏观物体B．适用于微观物体C．适用于高速运动的物体D．适用于低速运动的物体3．通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的有( )A．停在地面上的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀速直线航行的轮船D．以较大速度匀速运动的磁悬浮列车4．根据伽利略相对性原理，可以得到下列结论( )A．力学规律在任何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．在一个惯性参照系里不能用力学实验判断该参照系是否在匀速运动D．在一个惯性参照系里可以用力学实验判断该参照系是否在匀速运动5．有下列几种说法：①所有惯性系对物理基本规律都是等价的；②在真空中，光的速度与光的频率、光的运动状态无关；③在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．关于上述说法( )A．只有①②是正确的B．只有①③是正确的C．只有②③是正确的D．三种说法都是正确的6.伽利略相对性原理是_____________________________________________________________．7．狭义相对论的两个基本假设是__________________________________；_________________________________________________________________ ____________________________________________________________.8．火箭以0.50c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号．火箭上测得光离开的速度是 c.根据经典运动学，光到达地球时测得的速度是多少？根据狭义相对性原理呢？9．飞船在高空以110c的速度向目标飞行，从飞船上向目标方向发射一个光信号，则在地面的观察者看光信号的速度是1.1c吗？10．如图所示，爱因斯坦通过研究“磁体相对于导体回路运动时，导体回路就会感应出电流”这一现象，发现了经典物理学的什么破绽？11．假若你坐在火车中，在车厢地板上有一光滑的小球．在某段时间内，球相对于你不滚动，则此时的火车能否看成是惯性参考系？若某段时间内，你发现球加速离你而去，则此时的火车能否看成是惯性参考系？参考答案：1．CD[由经典的相对性原理可知C、D正确．]2．AD[由经典力学的局限性可知A、D正确．]3．B[由惯性系和非惯性系的概念可知B正确．]4．AC[由伽利略相对性原理可知A、C正确．]5．D6．力学规律在任何惯性系中都是相同的，或者说，任何惯性参考系都是平权的．7．狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．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．8．0.5c c解析据经典运动学v＝0.5c，据狭义相对性原理：光速不变，到达地球时光速为c.9．不是，光信号相对地面的观察者速度仍然是c.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v＝c＋110c＝1.1c，但这一结论是错误的．根据光速不变原理，真空中的光速相对于飞船为c，相对于地面也为c，对不同惯性参考系是相同的，这一判断已被迈克耳孙—莫雷实验所证实．方法总结经典力学的结论具有一定的局限性，一般只适用于宏观物体的低速运动．10．见解析解析爱因斯坦针对这一个实验分析，“从磁体看，肯定没有电场；可是从导体回路看，却肯定有电场．”于是，“电场的有无就成为相对的了，取决于所用坐标系的运动状态．”同一实验在不同参考系中居然有完全不同的解释，这违背了伽利略相对性原理，由此爱因斯坦发现困难在于“运动学的一些基本概念的任意性上”，促使他提出了狭义相对论．11．能不能解析当球不滚动时，符合牛顿运动定律，因此火车可看成惯性参考系．当球加速滚动时，由于球只受重力和支持力作用，所受合力为零，因此不符合牛顿运动定律，不能把火车看成惯性参考系．。
高中物理第十五章相对论的诞生成长训练新人教选修
1 相对论的诞生主动成长夯基达标1.伽利略的相对性原理是____________.答案：力学规律在不同的惯性系中是相同的.2.一切惯性系中,光在真空中的传播速度都为c,与____________无关.答案：光源的运动和观察者的运动3.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是____________的.答案：相同4.爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设是_____________,_____________________________. 答案：爱因斯坦相对性原理 光速不变原理5.著名物理学家“开尔文勋爵”威廉·汤姆孙曾自信地宣称：“科学的大厦已经基本完成”，但也承认，“明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云”.他指的科学大厦是____________,两朵乌云是____________.答案：以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系 一是黑体辐射，一是光的速度6.狭义相对论为什么叫假设而不叫做原理?思路解析：虽然这两个假设可以由麦克耳孙—莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度. 答案：略7.火箭以0.75c 的速度离开地球,从火箭上向地球发射一个光信号.火箭上测得光离开的速度是c,根据过去熟悉的速度合成法则,光到达地球时地球上测得的光速是多少?根据狭义相对性原理呢?解：由速度合成法则，地球上测得光速应为c-0.75c 即0.25c ；根据狭义相对性原理，光速应为c. 答案：0.25c,c走近高考8.如图15-1-1所示,在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5 kg 的小球,正随车厢一起以20 m/s 的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5 N 的拉力作用,求经10 s 时,车厢里的观察者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少?图15-1-1解：对车上的观察者：物体的初速v 0=0,加速度2/1s m mF a ==, 10 s 时速度v 1=at=10 m/s.对地上的观察者：方法一：物体初速度v 0=20 m/s 加速度相同2/1s m mF a ==. 10 s 末速度v 2=v 0+at=30 m/s.方法二：根据速度合成法则v 2=v 1+v 0=(10+20) m/s=30 m/s.答案：10 m/s 30 m/s2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．太空垃圾是围绕地球轨道的有害人造物体，如图所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图，对此有如下说法，正确的是（ ）A ．太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞B ．离地越低的太空垃圾运行角速度越小C ．离地越高的太空垃圾运行加速度越小D ．离地越高的太空垃圾运行速率越大2．在一边长为L 的正方形的四个顶点处各放置一个电荷量为q 的点电荷，其中ABC 处为正点电荷，D 处为负点电荷，P 、Q 、M 、N 分别是AB 、BC 、CD 、DA 的中点，则（ ）A ．M 、N 两点电场强度相同B ．P 、Q 两点电势相同C ．将一个带负电的粒子由Q 沿直线移动到M ，电势能先增大后减小D ．在O 点静止释放一个带正电的粒子（不计重力），粒子可沿着OD 做匀变速直线运动3．如图所示为等边三角形ABC ，在A 、B 两点放等量异种点电荷，已知A 、B 连线中点处的电场强度和电势分别为E 、φ，则C 点的场强和电势分别为（ ）A ．18E 、φB ．14E 、φC ．18E 、14φD ．14E 、14φ 4．一含有理想变压器的电路如图所示，交流电源输出电压的有效值不变，图中三个电阻R 完全相同，电压表为理想交流电压表，当开关S 断开时，电压表的示数为U 0；当开关S 闭合时，电压表的示数为03738U ．变压器原、副线圈的匝数比为（ ）A．5 B．6 C．7 D．85．某行星外围有一圈厚度为d的光带，简化为如图甲所示模型，R为该行星除光带以外的半径．现不知光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，当光带上的点绕行星中心的运动速度v，与它到行星中心的距离r，满足下列哪个选项表示的图像关系时，才能确定该光带是卫星群A．B．C．D．6．如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线。
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15.1 相对论的诞生习题
1．下列说法正确的是（）
A．力学规律在任何参考系中都是相同的
B．在所有惯性系中物理规律都是相同的
C．在高速运动情况下，惯性系中的物理规律也不一定相同
D．牛顿运动定律在非惯性系中不变
2．设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是（）A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
3．下列哪些说法符合狭义相对论假设（）
A．在不同的惯性系中，一切力学规律都是相同的
B．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的
C．在不同的惯性系中，真空中的光速都是相同的
D．在不同的惯性系中，真空中的光速都是不同的
4．假设你正坐在一列火车中，下列判断正确的是（）
A．可以通过力学实验来判断火车是静止还是做匀速直线运动
B．无法通过力学实验来判断火车是静止还是做匀速直线运动
C．可以通过力学实验来判断火车是做匀速直线运动还是加速直线运动
D．无法通过力学实验来判断火车是做匀速直线运动还是加速直线运动
5.狭义相对论的两条基本假设是什么？。