206滬科版選修34 5.2狹義相對(duì)論的基本原理 作業(yè).doc

5.2狹義相對(duì)論的基本原理同步測(cè)控1.下列說(shuō)法中正確的是()a研究鉛球的運(yùn)動(dòng)，可以用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式b研究高速粒子的運(yùn)動(dòng)可用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式c研究高速粒子運(yùn)動(dòng)要用相對(duì)論，研究鉛球運(yùn)動(dòng)可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律d研究鉛球和電子的運(yùn)動(dòng)都要用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解析：選c.以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)在處理低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)是相當(dāng)完美的，但對(duì)于高速的微觀的運(yùn)動(dòng)就無(wú)能為力了顯然，鉛球的運(yùn)動(dòng)可以用牛頓定律來(lái)解決而高速粒子的運(yùn)動(dòng)則不能用牛頓定律來(lái)解決，而要用相對(duì)論來(lái)解決2.下列關(guān)于狹義相對(duì)性原理的說(shuō)法中正確的是()a狹義相對(duì)性原理是指力學(xué)規(guī)律在一切參考系中都成立b狹義相對(duì)性原理是指一切物理規(guī)律在一切參考系中都成立c狹義相對(duì)性原理是指一切物理規(guī)律在所有慣性參考系中都成立d狹義相對(duì)性原理與伽利略相對(duì)性原理沒(méi)有區(qū)別解析：選c.根據(jù)狹義相對(duì)性原理的內(nèi)容，在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是相同的一定要注意它和伽利略相對(duì)性原理的區(qū)別，即狹義相對(duì)性原理中的“規(guī)律”是一切物理規(guī)律，而經(jīng)典相對(duì)性原理中的“規(guī)律”只是指經(jīng)典物理學(xué)的規(guī)律，范圍要比前者小許多3.如圖所示，沿平直鐵路線(xiàn)有間距相等的三座鐵塔a、b和c.假想有一列車(chē)沿ac方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔b發(fā)出一個(gè)閃光，列車(chē)上的觀測(cè)者測(cè)得a、c兩鐵塔被照亮的順序是()a同時(shí)被照亮ba先被照亮cc先被照亮 d無(wú)法判斷解析：選c.因列車(chē)沿ac方向接近光速行駛，根據(jù)“同時(shí)”的相對(duì)性，即前邊的事件先發(fā)生，后邊的事件后發(fā)生可知c先被照亮，答案為c.4.飛船在高空以c的速度向目標(biāo)飛行，從飛船上向目標(biāo)方向發(fā)射一個(gè)光信號(hào)，則在地面的觀察者看來(lái)光信號(hào)的速度是1.1c嗎？解析：由經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理可知，光信號(hào)相對(duì)地面的速度vcc1.1c，但這一結(jié)論是錯(cuò)誤的根據(jù)狹義相對(duì)論的光速不變?cè)?，真空中的光速相?duì)于飛船為c，相對(duì)于地面也為c，對(duì)不同慣性參考系是相同的，這一判斷已被邁克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)所證實(shí)答案：在地面的觀察者看來(lái)光信號(hào)的速度為c，不是1.1c課時(shí)作業(yè)一、選擇題1.屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是()a真空中光速不變b時(shí)間具有相對(duì)性c物體的質(zhì)量不變d物體的能量與質(zhì)量成正比解析：選a.狹義相對(duì)論的兩條假設(shè)分別是：在任何慣性系中真空中的光速不變和一切物理規(guī)律都相同2.在一個(gè)慣性系中觀測(cè)，兩個(gè)事件同地不同時(shí)，則在其他慣性系中觀測(cè)，結(jié)果它們()a一定同時(shí)b可能同時(shí)c不可能同時(shí)，但可能同地d不可能同時(shí)，也不可能同地解析：選b.在兩個(gè)慣性系中觀測(cè)，這兩個(gè)事件可能是同時(shí)發(fā)生的3.下面關(guān)于伽利略相對(duì)性原理的說(shuō)法中正確的有()a力學(xué)規(guī)律在任何參考系中都是相同的b慣性系就是靜止不動(dòng)的參考系c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)一個(gè)慣性系做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系d力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的解析：選cd.經(jīng)典相對(duì)性原理是指力學(xué)規(guī)律在所有慣性參考系中都是成立的這里對(duì)參考系是有條件的，即必須是慣性參考系非慣性參考系是不適合的，而慣性參考系并不僅指靜止的參考系，相對(duì)于一個(gè)慣性系做勻速運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系本題的正確答案為cd.4.以下說(shuō)法中正確的是()a經(jīng)典物理中的速度合成公式在任何情況下都是適用的b經(jīng)典物理規(guī)律也適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體c力學(xué)規(guī)律在一個(gè)靜止的參考系和一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的參考系中是不等價(jià)的d力學(xué)規(guī)律在任何慣性系里都是等價(jià)的解析：選d.在所有慣性系中，一切物理規(guī)律都是等價(jià)的，故d正確，c錯(cuò)誤；經(jīng)典物理規(guī)律是狹義相對(duì)論在低速狀態(tài)下的一個(gè)近似，所以經(jīng)典物理規(guī)律只適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體，而經(jīng)典物理中的速度合成公式也只適用于低速情況，故a、b均錯(cuò)誤5.設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上，打開(kāi)一個(gè)光源，則下列說(shuō)法正確的是()a飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5cb飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5cc在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的觀察者看到這一光速是cd在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c解析：選cd.根據(jù)狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)之一：光速不變?cè)砜芍?，觀察者在地面上，飛船中觀測(cè)光的速度均為c，故c、d正確，a、b錯(cuò)誤6.邁克爾孫和莫雷為了尋找以太這個(gè)特殊的參考系，做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)如圖所示，g1是半透明反射鏡，g2是平面玻璃板，m1和m2是相互垂直兩臂上放置的兩個(gè)平面反射鏡，e是目鏡，s是光源讓m2平面垂直于地球運(yùn)動(dòng)方向，通過(guò)邁克爾孫干涉儀的目鏡e，可以看到一套干涉條紋如果以太存在，地球確實(shí)相對(duì)于以太運(yùn)動(dòng)，那么將干涉儀旋轉(zhuǎn)90，就會(huì)觀察到另外一套干涉條紋若干涉條紋發(fā)生了移動(dòng)，我們可以通過(guò)測(cè)量計(jì)算出以太相對(duì)于地球的移動(dòng)速度實(shí)驗(yàn)結(jié)果是無(wú)論如何也不能觀察到干涉條紋的移動(dòng)以上事實(shí)說(shuō)明()a實(shí)驗(yàn)存在誤區(qū)，所以不能觀察到干涉條紋的移動(dòng)b說(shuō)明以太相對(duì)于地球移動(dòng)的速度太小，不容易被測(cè)量c說(shuō)明根本不存在以太這種特殊介質(zhì)d以上說(shuō)法都不對(duì)解析：選c.邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)最有力的證明了以太這種特殊的物質(zhì)是不存在的7.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)為這木桿是平著落到了地面上；而此時(shí)飛飛小姐正以接近光速的速度從你前面掠過(guò)，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()a對(duì)的b錯(cuò)的c她應(yīng)感覺(jué)到木桿在朝她運(yùn)動(dòng)d她應(yīng)感覺(jué)到木桿在遠(yuǎn)離她運(yùn)動(dòng)解析：選ac.當(dāng)飛飛小姐掠過(guò)木桿時(shí)， 在她看來(lái)，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(lái)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在飛飛小姐看來(lái)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(wèn)題是沒(méi)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(lái)說(shuō)木桿是平著下落的，對(duì)飛飛小姐來(lái)說(shuō)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8.在高速運(yùn)動(dòng)的火車(chē)上，設(shè)車(chē)對(duì)地面的速度為v，車(chē)上的人以速度u沿著火車(chē)前進(jìn)的方向相對(duì)火車(chē)運(yùn)動(dòng)，那么他相對(duì)地面的速度u與uv的關(guān)系是()auuv buuv d以上均不正確解析：選b.經(jīng)典的時(shí)空觀，uuv.而實(shí)際上人對(duì)地面的速度u比u與v之和要小，但只有在接近光速時(shí)才能觀察此差別二、非選擇題9.如圖所示，一列火車(chē)相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)，地面上的人測(cè)得光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車(chē)廂的前壁和后壁按照火車(chē)上的人測(cè)量，閃光先到火車(chē)的_(填“前壁”或“后壁”)解析：對(duì)地面觀察者而言，后壁在靠近而前壁在遠(yuǎn)離時(shí)閃光能同時(shí)到達(dá)，由光速不變?cè)砜纱_定離光源前近后遠(yuǎn)，故在火車(chē)上的人測(cè)量，得到閃光先到前壁答案：前壁10.一粒子以0.05c的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室參考系運(yùn)動(dòng)此粒子衰變時(shí)發(fā)射一個(gè)電子，電子相對(duì)于粒子的速度為0.8c，電子的衰變方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向相同求電子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室參考系的速度解析：已知v0.05c，ux0.8c.由相對(duì)論速度疊加公式得ux，0.817c.答案：0.817c火箭以0.75c的速度離開(kāi)地球，從火箭上向地球發(fā)射一個(gè)光信號(hào)火箭上測(cè)得光離開(kāi)的速度是c，根據(jù)過(guò)去熟悉的速度合成法則，光到達(dá)地球時(shí)在地球上測(cè)得的光速是多少？根據(jù)狹義相對(duì)論原理呢？解析：根據(jù)過(guò)去熟悉的速度合成法則，光相對(duì)于地球的速度是：vc0.75c0.25c.而根據(jù)狹義相對(duì)論原理，光速與光源、觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系，光速仍為c.答案：0.25cc如圖所示，在列車(chē)車(chē)廂的光滑水平面上有一個(gè)質(zhì)量為m5 kg的小球，正隨車(chē)廂一起以20 m/s的速度勻速前進(jìn)，現(xiàn)在給小球一個(gè)水平向前的f5 n的拉力