2019-2020学年高中物理 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界随堂演练巩固提升 鲁科版必修2

1 第第 1 1 节节 高速世界高速世界 随堂检测 学生用书 p87 1 关于狭义相对论和经典力学 下面说法中正确的是 a 狭义相对论和经典力学是相互对立 互不相容的两种理论 b 狭义相对论和经典力学其实是同一理论 c 在物体高速运动时 物体的运动服从狭义相对性理论 在低速运动时 物体的运动 服从牛顿运动定律 d 上述说法都是错误的 解析 选 c 狭义相对论没有否定经典力学 在宏观 低速情况下 狭义相对论的结论 与经典力学没有区别 2 多选 用相对论的观点判断下列说法中正确的是 a 时间和空间都是绝对的 在任何参照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针会变快 但飞船中的宇 航员却看到时钟可能是准确的 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远小于c时 长度收缩 和 时间延缓 效应忽略不计 解析 选 cd 时间和空间都是相对的 没有绝对准确的时间和空间 所以 a 项错 由 t 知 在地面上看运动的时钟会变慢 故 b 项错 由l l 可知两处的 t 1 v2 c2 1 v2 c2 人都感觉l 0 时 物体的质量m m0 即物体的质量改变了 故经典力学 不再适用 c 当物体以较小速度运动时 质量变化十分微弱 经典力学理论仍然适用 只有当物 体以接近光速运动时 质量变化才明显 故经典力学适用于低速运动 而不适用于高速运 动 d 通常由于物体的运动速度很小 故质量的变化引不起我们的感觉 在分析地球上物 体的运动时 不必考虑质量的变化 解析 选 cd 公式中的m0是物体静止时的质量 选项 a 错误 在v远小于光速c时 一些质量的变化不明显 经典力学依然成立 选项 b 错误 选项 c d 正确 9 在引力可以忽略的空间里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 则下列说法中正确的是 5 a 飞船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的 b 飞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 解析 选 ad 由相对论原理可知物理规律在一切惯性系中都相同 故选项 a 正确 b 错 误 由广义相对论原理可知选项 c 错误 d 正确 三 非选择题 10 长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关 物体在运动方向上长度缩短 了 一艘宇宙飞船的船身长度为l0 90 m 相对地面以v 0 8c的速度在一观测站的上空 飞过 1 观测站的观测人员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少 2 宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为多少 解析 1 观测站观测员测得船身的长度为 l l0 90 m 54 m 1 v2 c21 0 82 通过观测站的时间间隔为 t 2 25 10 7s l v 2 宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为 t 3 75 10 7s l0 v 答案 1 2 25 10 7s 2 3 75 10 7s 11 设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍 试求 1 粒子运动时的质量与其静止质量的比值 2 粒子运动速度与光速的比值 解析 1 由e mc2 得 k m m0 e e0 即运动质量与静止质量的比值为k 2 由m 得 k m0 1 v c 2 m m0 1 1 v c 2 解得 即运动速度与光速的比值为 v c k2 1 k k2 1 k 答案 1 k 2 k2 1 k 12 太阳内部不停地发生着剧烈的热核反应 在不断地辐射能量 因而其质量也不断 地减少 若太阳每秒钟辐射的总能量为 4 1026 j 试计算太阳在 1 s 内失去的质量 估算 6 5 000 年内总共减少了多少质量 并求 5 000 年内减少的质量与太阳的总质量 2 1027 t 的 比值 解析 由太阳每秒钟辐射的能量 e可得其每秒内失去的质量为 m kg 1010 kg 4 4 109 kg e c2 4 1026 3 108 2 4 9 在 5 000 年内太阳总共减少的质量为 m m t 1010 5 000 24 365 3 600 k