高中物理 第十五章 相对论简介 1 相对论的诞生 2 时间和空间的相对性达标训练 新人教版选修3-4

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1、1相对论的诞生2时间和空间的相对性更上一层楼基础·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

2、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

3、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

4、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

5、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：0.25cc7.一张正方形的宣传画，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

6、·应用8.以8km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1min，地面上的人认为它走过这1min“实际”上花了________________min时间?解析：卫星上观测到的时间为Δt′=1min，卫星运动的速度为v=8×103m/s，所以地面上观测到的时间为Δt==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，

7、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=，即：80.8=，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4.3×1016m.设有一宇宙飞船自地球往返于人马星

8、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==s=2.87×108s=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=2.87×108×s=1.28×107s=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.