2019-2020学年物理人教版选修3-4课后检测：15.1 相对论的诞生 2 时间和空间的相对性 Word版含解析

第十五章相对论简介

1相对论的诞生2时间和空间的相对性

记一记

相对论的诞生时间和空间的相对性

1个理论——狭义相对论

2个假设——狭义相对性原理、光速不变原理

2个相对性——时间和空间的相对性

辨一辨

1.静止或匀速直线运动的参考系是惯性系．(√)

2．由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选择任何惯性系．(√)

3．在不同的惯性系中，光速是不相同的．(×)

4．在一个惯性系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对另一个惯性系做匀速直线运动．(√)

5．在狭义相对论时空观中空间和时间与物质的运动状态无关．(×)

想一想

1.运动的时钟变慢是不是因为时钟的构造因运动而发生了改变？

提示：运动的时钟变慢是在两个不同的惯性系中进行时间比较的一种效应，不是因为时钟的结构或精度因运动而发生了改变．2．尺子沿任何方向运动其长度都缩短吗？

提示：尺子沿其长度方向运动时缩短，在垂直于运动方向长度不变．

思考感悟：

练一练

1.有下列几种说法：①所有惯性系统对物理基本规律都是等价的；②在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；

③在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．关于上述说法()

A．只有①②是正确的B．只有①③是正确的

C．只有②③是正确的D．三种说法都是正确的

解析：狭义相对论认为，物体所具有的一切物理量可以因所选参考系的不同而不同，但它们在不同的参考系中所遵循的物理规律却是相同的，即①②都正确．光速不变原理认为，在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，即光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．

答案：D

2．以下说法中正确的是()

A．经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的

B．经典物理规律也适用于高速运动的物体

C．力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的

D．力学规律在任何惯性系里都是等价的

解析：经典物理规律适用低速宏观的物体，A、B两项错误；由伽俐略相对性原理可判断，C项错误，D项正确．

答案：D

3．下列判断正确的是()

A．“电磁波的速度是c”是相对于地球而言的

B．“电磁波的速度是c”是相对于某一特殊参考系而言的

C．真空中的光速在不同参考系中都是相同的

D．以上说法都不对

解析：由狭义相对性原理可判断C项正确．

答案：C

4．如果有一列火车，以很高的速度运动，车窗沿运动方向为长，垂直运动方向为宽，根据相对论的知识，地面上的人发现() A．火车窗口比静止时要长B．火车窗口比静止时要短

C．火车窗口比静止时要宽D．火车窗口比静止时要窄

解析：由于尺缩效应，在运动的方向上，长度要缩短，所以车窗的长度比静止时要短，但是与运动方向垂直的宽不会变化，故B项正确．

答案：B

5．下列说法正确的是()

A．电磁波不能产生衍射现象

B．电磁波和机械波都只能在介质中传播

C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同

解析：干涉和衍射是波特有的性质，电磁波也可以发生衍射现象，故A项错误；电磁波可以在真空中传播，故B项错误；由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故C项正确；根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中传播速度大小相等，故D项错误．

答案：C

要点一相对性原理与两个基本假设

1.(多选)关于狭义相对论的两个假设，正确的是()

A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

B．在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一

样

C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的

D．真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的

解析：根据狭义相对论的两个基本假设，A、C两项正确．答案：AC

2．(多选)如果牛顿定律在参考系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．牛顿定律也同样成立

B．牛顿定律不能成立

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

解析：根据狭义相对论原理，在不同的惯性参考系中一切物理定律都是相同的，故A、C、D三项正确．

答案：ACD

3．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中() A．真空中光速不变

B．时间间隔具有相对性

C．物体的质量不变

D．物体的能量与质量成正比

解析：狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同，故A项正确．

答案：A

4．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象，下列说法正确的是() A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了B．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了

D．地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了解析：根据狭义相对论的“尺缩效应”和“钟慢效应”可判断，A项正确．

答案：A

要点二时间和空间的相对性

5.下列说法中不正确的是()

A．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点

B．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小

C．一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0

D．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了

解析：若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变．答案：C

6．惯性系s中有一边长为l的正方形(如图所示)，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()

解析：由相对论知识易得运动方向上的边长变短，垂直运动

方向的边长不变，C项正确．

答案：C

7．能用来计时的钟表有多种，如图所示，从左到右依次为沙漏计时仪器、电子表、机械闹表、生物钟．由相对论的知识可知，物体的运动可以使得某一种计时仪器变慢，则也一定能使所有的计时仪器变得一样慢．则对上述表述理解正确的是()

A．正确，对各式计时仪器的影响一定相同

B．错误，对各式计时仪器的影响不一定相同

C．AB两个选项分别说明了两种不同情况下的影响

D．以上答案均错误

解析：根据爱因斯坦相对论的钟慢效应可知，若钟与观察者