高考物理母题解读（十三）选修3-4母题15相对论初步

1 高考母题解读高考母题解读 高考题千变万化 但万变不离其宗 千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来 研究高考母题 掌握母题解法规律 使学生触类旁通 举一反三 可使学生从题海中跳出 来 轻松备考 事半功倍 母题 15 相对论初步 解法归纳 狭义相对论的三个公式是 相对论速度变换公式 某惯性系相对地面的速度为v 该惯 1 性系中物体以速度u 沿惯性系速度v的方向相对惯性系运动 那么物体相对地面的速度 为u u 如果惯性系中的物体运动方向与惯性系运动方向相同 u 取正值 2 1 uv u v c 如果惯性系中的物体运动方向与惯性系运动方向相反 u 取负值 相对论质量 设物体 2 2 静止时质量为m0 物体以速度 v 运动时质量为 m 则 m 微观粒子的速度很 0 2 1 m v c 高 它的质量明显的大于静止质量 质能方程 E mc2 质能方程揭示了物体的质量与能 3 量的对应关系 物体的能量与质量成正比 由质能方程可推出能量变化与质量变化之间的 关系 E mc2 此式常用于计算核反应过程中由于质量亏损释放的能量 物体运动时的 能量 E 和静止时的能量 E0之差就是物体的动能 Ek Ek E E0 c2 m0c2 m0v2 0 2 1 m v c 1 2 针对训练题精选解析 1 1 20092009 年江苏高考卷 年江苏高考卷 如图所示 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 5 c 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 A 0 4c B 0 5c C 0 9c D 1 0c 2 2 2011 江苏物理 如图所示 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 上的观测者测得 A C 两铁塔被照亮的顺序是 A 同时被照亮 B A 先被照亮 C C 先被照亮 D 无法判断 解析 火车上的观察者以火车为参考系 那么三座铁塔 A B 和 C 均沿 CA 方向运动 3 当铁塔 B 发出一个闪光 向 AC 传播过程中 A 是远离光线运动 C 是向着光线运动 所以 火车上的观察者看到光线先传播到 C 即 C 先被照亮 选项 C 正确 答案 C 点评 此题考查同时的相对性 意在考查考生的理解能力 3 3 20082008 年江苏高考卷年江苏高考卷 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方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是 4 4 20082008 年海南高考物理 年海南高考物理 设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍 则粒子运动时的 质量等于其静止质量的 倍 粒子运动速度是光速的 倍 5 据报导 欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的 99 9 单束粒子能量 可达到 7 万亿电子伏特 下列说法正确的是 A 如果继续对粒子加速 粒子速度可以达到光速 B 如果继续对粒子加速 粒子速度可能超过光速 C 粒子高速运动时质量大于静止时的质量 D 粒子高速运动时质量小于静止时的质量 答案 C 解析 根据相对论可知 物体的速度不可能等于或超过光速 选项 AB 错误 根据相对论质 量与速度关系 物体运动时质量大于静止时的质量 选项 C 正确 D 错误 6 2012 年开封二模 下列说法正确的是 4 A X 射线的频率比无线电波的频率高 B 做简谐运动的单摆摆长增大为原来的 2 倍 其周期也增大为原来的 2 倍 C 根据狭义相对论 地面上的人看到高速运行的列车比静止时变短且矮 D 用同一装置观察光的双缝干涉现象 蓝光的相邻条纹间距比红光的小 7 2012 云南部分名校联考 下列说法中正确的是 A 机械波的传播依赖于介质 而电磁波可以在真空中传播 B 只要有电场和磁场 就能产生电磁波 C 当物体运动的速度接近光速时 时间和空间都要发生变化 D 当观测者靠近或远离波源时 感受到的频率会发生变化 7 答案 ACD 解析 只要有变化的电场和磁场 就能产生电磁波 选项 B 错误 8 2012 苏北四市联考 下列说法中正确的是 A 人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射 B 麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在 C 离开地球的高速火箭里的人认为地球上人的寿命变长了 D 单摆在周期性外力作用下做受迫振动 其振动周期与单摆的摆长有关 9 6 分 2012 河北唐山五校联考 下面的说法正确的是 A 火车过桥时要减速是为了防止火车发生共振 B 闻其声不见其人 是波的衍射现象 C 电磁波谱中最容易发生衍射现象的是 射线 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 5 10 2012 辽宁本溪一中庄河高中期末联考 下列说法中正确的是 A 光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 B 在太阳光照射下 水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象 C 光传播时 若遇到的障碍物的尺寸比光的波长大很多 衍射现象十分明显 此时不能 认为光沿直线传播 D 麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在 后来赫兹用实验证实电磁波的存在 E 走时快的摆钟必须调长摆长 才可能使其走时准确 10 答案 ADE 解析 在太阳光照射下 水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象 选项 B 错误 光传播时 若遇到的障碍物的尺寸比光的波长大很多 衍射现象十分不明显 此时 可以认为光沿直线传播 选项 C 错误 11 2012 南京一模 以下说法正确的是 A 无论什么波 只要振幅足够大就可以产生明显的衍射现象 B 根据麦克斯韦的电磁场理论 变化的电场周围一定可以产生电磁波 C 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 D 火车以接近光速行驶时 我们在地面上测得车厢前后距离变小了 而车厢的高度没有变 化 12 2012 年 3 月江苏三校联考 相对论论认为时间和空间与物质的速度有关 在高速前 进中的列车的中点处 某乘客突然按下手电筒 使其发出一道 闪光 该乘客认为闪光向前 向后传播的速度相等 都为c 站 在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前 向后传播的速度 填 相等 不等 并且 车上的乘客认为 电筒的闪光同时到