20192020学年高中物理课时分层作业20相对论诞生时间和空间相对性(含解析)新人教选修34

20192020学年高中物理课时分层作业20相对论的出生时间和空间的相对性(含分析)新人教版选修3420192020学年高中物理课时分层作业20相对论的出生时间和空间的相对性(含分析)新人教版选修348/8羀PAGE8腿芄莅20192020学年高中物理课时分层作业20相对论的出生时间和空间的相对性(含分析)新人教版选修34

课时分层作业(二十)

(限时40分钟)

[基础达标练]

1．关于狭义相对论的两个假设，以下说法正确的选项是( )

A．在不一样的惯性参照系中，所有物理规律都是同样的

B．在不一样的惯性参照系中，力学规律都同样，电磁规律不同样

C．真空中的光速在不一样的惯性参照系中都是同样的

D．真空中的光速在不一样的惯性参照系中是有差其余

E．物体的位移、速度以及电场强度等物理量可能因所选择的参照系的不一样而不一样，但是

它们所依照的物理规律倒是同样的

ACE[狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原理和光速不变原理，选项A、C、E正

确．]

2．依照经典力学的相对性原理，以下结论正确的选项是( )

A．任何力学规律在惯性系中都是同样的

B．同一力学规律在不一样的惯性系中可能不一样

C．在一个惯性参照系里不能够用力学实验判断该参照系可否在匀速运动

D．在一个惯性参照系里能够用力学实验判断该参照系可否在匀速运动

E．若是牛顿运动定律在某个参照系中成立，这个参照系叫做惯性系，相关于一个惯性系

做匀速直线运动的另一个参照系也是惯性系

ACE[经典力学的相对性原理是力学规律在任何惯性系中都是同样的，故A、C、E正确，

B、D错误．]

3．在地面周边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，以下

说法正确的选项是( )

A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进度变快了

B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进度变慢了

C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进度均无变化

D．火箭上的人看到地面上的物体长度变小，时间进度变慢了

E．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进度均有变化

BCD[依照“尺缩效应”“动钟变慢”原理，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的

时间进度变慢了，A错误，B正确；依照相对性，火箭上的人看到地面上的物体长度变小，时

间进度变慢了，D正确；火箭上的人与火箭之间无相对运动，故火箭上的人观察到火箭的长度

和时间进度均无变化，C正确，E错误．]

4．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA＞vB，关于在飞

机上的人观察结果，以下说法正确的选项是( )

-1-

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同样

D．两飞机上的人观察到足球场的宽度同样

E．A飞机上的人观察B飞机的长度和时间进度均有渺小变化

BDE[由l＝lv2(其中l是相对足球场静止时的长度)，能够看出，速度越大，01－c0“动尺变短”的效应越明显，选项B正确；但是足球场的短轴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同样．因A、B两飞机有相对运动，所以D、E正确．]5．以下列图，强强乘坐速度为c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前面的壮壮，壮壮的飞行速度为c，强强向壮壮发出一束光进行联系，则壮壮观察到该光束的流传速度为

________．

[分析]由狭义相对论的基本假设：光速不变原理，真空中的光速在不一样的惯性参照系

中都是同样的．[答案]c6．人马星座α星是离太阳系近来的恒星，它距地球4.3×1016地球和人马星座α星之间．若宇宙飞船的速度为c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？s2×4.3×10168[分析]以地球上的时钟计算t＝v＝0.999×3×108s≈2.87×10s≈9年；若以飞船t＝t′t′＝tv282上的时钟计算：因为v2，所以得1－c＝2.87×10×1－cs≈1.28×107年．[答案]9年年．7．地面上长100km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30km/s的速度掠过，则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少？若是火箭的速度达到c，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？[分析]当火箭速度较低时，长度基本不变，还是c时，由相对论长度公式l＝lv2l＝100×201－c代入相应的数据解得：1－0.6km＝80km.[答案]100km80kmc的速度飞越“月球太空站”．一科学家在月球上量得运动中的太

-2-

空船长度为200m，此太空船最后在月球上登陆，此科学家再度测量静止的太空船的长度，他

测量的结果如何？

[分析]在月球上测得运动的飞船的长度为l，静止飞船的长度为l，依照狭义相对论的0长度缩短效应关系式，有l＝l0v21－c所以l0＝lc200cc2－v2＝c22c2m≈333m.[答案]333m[能力提升练]9．在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4s，若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为5s，则乙相关于甲的运动速度是多少？[分析]由题意可知，t′＝4s，t＝5s，由公式t′得v＝1－t′23t＝vtc＝c.251－c[答案]53c10．以下列图，你站在水平木杆AB的中央周边，而且看到木杆落在地面上时是两端同时

着地的，所以，你认为这木杆是平着落到了地面上；若此时飞飞小姐正以凑近光速的速度从

你前面掠过，她看到B端比A端先落地，所以她认为木杆是向右倾斜着落地的．她的看法是

________的．(填“正确”或“错误”)．

[分析]当飞飞小姐掠过木杆时，在她看来，木杆不但在着落，而且还在朝她运动，正

忧如星体朝你的飞船运动同样．所以，在你看来同时发生的两个事件，在飞飞小姐看来第一

在B端发生．终究在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照系．关于你来说木杆是平着下

落的，对飞飞小姐来说木杆是向右斜着着落的，诚然难以置信，但你和她都是正确的．

[答案]正确11．带正电的π介子是一种不牢固的粒子，当它静止时，平均寿命为2.5×10－8s，尔后就衰变为一个μ子和一其中微子．今有一束π介子，在实验室中测得它的速率为uc，并测出它从产生到衰变经过的平均距离为52m.-3-

问这些测量结果可否一致？

(2)计算相关于π介子静止的参照系中π介子的平均寿命是多少？

[分析](1)依照时间间隔的相对性，当π介子以uc的速率相对实验室运动时，在实验室中测得的平均寿命应为t＝τ2.5×10－82s≈1.8×10－7＝u21－c测得π介子经过的平均距离约为d＝ut＝0.99×3.0×108×1.8×10－7m≈53m，考虑到实验误差，这一计算结果与测量结果一致．(2)在相对π介子静止的参照系中观察，实验室的运动速率为uc，而在实验室中测得π介子经过的距离为l0＝52m，则在相对π介子静止的参照系中测得实验室经过的距离为l＝lu22m＝7.3m．实验室经过l所用的时间就是π介子从产01－c＝52×l－8生到衰变的时间，即π介子的平均寿命为t＝u＝0.99×3.0×108s＝2.5×10s.[答案](1)一致－8s×1012．宇宙射线中有一种叫做μ子的粒子，在与μ子相对静止的惯性参照系中观察到，它平均经过2×10－6s(其固有寿命)就衰变为电子和中微子．但是，这种μ子在大气中运动的速度特别大，能够达到v＝2.994×108c.请分析，μ子在大气中能够运动多远的距离？[分析]已知t′＝2×10－6s，v＝2.994×108m/s.若是依照经典物理来