高中物理鲁科版4第六章相对论与天体物理第1节牛顿眼中的世界 学业分层测评1

学业分层测评(十五)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列说法中正确的是()A．研究铅球的运动，可以用牛顿定律和运动学公式B．研究电子的运动可用牛顿定律和运动学公式C．研究电子运动要用狭义相对性原理，研究铅球运动可用牛顿运动定律D．研究铅球和电子的运动都要用牛顿运动定律E．牛顿定律只能用来处理低速、宏观物体的运动【解析】以牛顿运动定律为基础的经典物理学处理低速、宏观物体的运动是相当完美的，但对于高速、微观的运动就无能为力了．显然，铅球的运动可以用牛顿定律来解决；电子的运动则不能用牛顿定律来解决，而要用狭义相对论原理来解决．故A、C正确，B、D错误．牛顿定律只适用于低速宏观物理的运动，E正确．【答案】ACE2．如果牛顿运动定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中()A．牛顿运动定律也同样成立B．牛顿运动定律不能成立C．A和B两个参考系中，一切物理定律都是相同的D．参考系B也是惯性参考系E．力学规律在不同的惯性系中是不同的【解析】参考系A是惯性参考系，而参考系B相对于A做匀速直线运动，因而参考系B也是惯性参考系，D正确；根据狭义相对论原理知，在不同的惯性参考系中一切物理定律都是相同的，A、C正确，B、E错误．【答案】ACD3．在狭义相对论中，下列说法正确的是()【导学号：78510070】A．所有惯性系中基本规律都是等价的B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向传播速度不相同D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态的改变而改变E．时间与物体的运动状态有关【解析】根据相对论的观点：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的；且在一切惯性系中，光在真空中的传播速度都相等；质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对状态的改变而改变．故正确选项为A、B.在狭义相对论中，时间与物体的运动状态有关，E正确．【答案】ABE4．判断下面说法中正确的是()A．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向前发出的光，对地速度一定比c大B．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向后发出的光，对地速度一定比c小C．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上沿垂直于速度方向发出的光对地速度为cD．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向任一方向发出的光对地速度都为cE．“嫦娥三号”发出光的速度与其运动状态无关【解析】根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于卫星的速度为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是相同的，因此C、D、E正确，A、B错误．【答案】CDE5．在地面附近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中正确的是()A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D．火箭上的人观察到地面物体长度变小，时间进程变慢了E．火箭上的人观察到地面物体长度变大，时间进程变慢了【解析】由表达式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))，可知Δt＞Δt′，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物理过程所经历的时间越长．【答案】BCD6．宇宙飞船相对于地面以速度v做匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光信号，经过Δt(飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为________．【解析】根据光速不变原理及运动学公式，飞船的长度为速度与时间之积．【答案】c·Δt7．如图6­1­2所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两火箭上，且vb＜vc，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为________．图6­1­2【解析】根据公式Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(v,c)2))可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由vc＞vb＞va＝0知c钟走得最慢．【答案】c[能力提升]8．一张正方形的宣传画，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变成了什么样子？【导学号：78510071】【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，但在垂直于运动方向上没有发生变化．【答案】宣传画变成了长方形，此画的高度不变，宽度变窄了10．如图6­1­3所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)．地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________．图6­1­3【解析】根据相对论原理，当物体运动速度接近光速时，空间距离会变短，A与B是相对静止的，但相对于地球却以接近光速的速度在飞行，故在地面上测得的距离会比较短，而在飞船上测得的距离会比较长．根据相对论的光速不变原理，A测得信号的速度为光速．【答案】大于光速11．有一太空船以0.8c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空船长度为200m【解析】在月球上测得运动的飞船的长度为l，静止飞船的长度为l0，依据狭义相对论的长度收缩效应关系式，有l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2)所以l0＝eq\f(lc,\r(c2－v2))＝eq\f(200c,\r(c2－)m≈333m.【答案】333m12．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90m，相对地面以u＝0.8c(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)航天员测得船自身通过观测站的时间间隔是多少？【解析】(1)观测站测得船身的长度为L＝L0eq\r(1－\f(u2,c2))＝90eq\r(1－m＝54