【精品试卷】教科版高中物理选修3-4知能巩固提升6.1、2牛顿力学中运动的相对性狭义相对论的两个基本假设复
【精品试卷】教科版高中物理选修3-4第4节 相对论的速度变换定律 质量和能量的关系复习专用试卷
高中物理学习材料（精心收集**整理制作）第4节相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节广义相对论点滴1．相对论的速度变换公式：以速度u相对于参考系S运动的参考系S′中，一物体沿与u 相同方向以速率v′运动时，在参考系S中，它的速率为________________．2．物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：________.由此可见，物体质量________，其蕴含的能量________．质量与能量成________，所以质能方程又可写成________．3．相对论质量：物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m0之间有如下的关系________________．4．广义相对论的两个基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是____________．(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．5．广义相对论的几个结论：(1)光在引力场中传播时，将会发生________，而不再是直线传播．(2)引力场使光波发生________．(3)引力场中时间会__________，引力越强，时钟走得越慢．(4)有质量的物质存在加速度时，会向外辐射出____________．6．在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是()A．u＝u′＋v B．u<u′＋vC．u>u′＋v D．以上均不正确7．以下说法中错误的是()A．矮星表面的引力很强B．在引力场弱的地方比引力场强的地方，时钟走得快些C．引力场越弱的地方，物体的长度越短D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移概念规律练知识点一相对论速度变换公式的应用1．若一宇宙飞船对地以速度v运动，宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c，问在地上观察者看来，光速应为v＋c吗？2．一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．知识点二相对论质量3．人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动，问它的质量和静质量的比值是多少？4．一观察者测出电子质量为2m0，求电子的速度是多少？(m0为电子静止时的质量)知识点三质能方程5．一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？6．一个电子被电压为106 V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？知识点四了解广义相对论的原理7．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．8．在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g＝9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动．方法技巧练巧用ΔE＝Δmc2求质量的变化量9．现在有一个静止的电子，被电压为107V的电场加速后，质量增大了多少？其质量为多少？(m0＝9.1×10－31 kg，c＝3.0×108 m/s)10．已知太阳内部进行激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为3.8×1026 J，则可算出() A．太阳的质量约为4.2×106 tB．太阳的质量约为8.4×106 tC．太阳的质量每秒钟减小约为4.2×106 tD．太阳的质量每秒钟减小约为8.4×106 t1．关于广义相对论和狭义相对论之间的关系．下列说法正确的是()A．它们之间没有任何联系B．有了广义相对论，狭义相对论就没有存在的必要了C．狭义相对论能够解决时空弯曲问题D．为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论2．下面的说法中正确的是()A．在不同的参考系中观察，真空中的光速都是相同的B ．真空中的光速是速度的极限C ．空间和时间与物质的运动状态有关D ．牛顿力学是相对论力学在v ≪c 时的特例3．根据爱因斯坦的质能方程，可以说明( )A ．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B ．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C ．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不会改变的D ．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大4．下列说法中，正确的是( )A ．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B ．强引力作用可使光谱线向红端偏移C ．引力场越强的位置，时间进程越慢D ．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的5．黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A ．内部也是漆黑一片，没有任何光B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C ．内部应该是很亮的D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去6．在引力可以忽略的空间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，下列说法中正确的是( )A ．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B ．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7．下列说法中正确的是( )A ．物质的引力使光线弯曲B ．光线弯曲的原因是由于介质不均匀而非引力作用C ．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D ．广义相对论可以解释引力红移现象8.地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108 m/s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108 m/s 跟随A 飞行．求：(1)A 上的乘客看到B 的相对速度；(2)B 上的乘客看到A 的相对速度．9．一物体静止时质量为m ，当分别以v 1＝7.8 km/s 和v 2＝0.8c 的速度飞行时，质量分别是多少？10．你能否根据质能方程推导动能的表达式E k ＝12m v 2?11．广义相对论得出了哪些重要的结论？第4节 相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节 广义相对论点滴课前预习练1．v ＝u ＋v ′1＋uv ′c 2 2．E ＝mc 2 越大 越多 正比 ΔE ＝Δmc 2 3．m ＝m 01－v 2c 24．(1)一样的5．(1)偏折 (2)频移 (3)延缓 (4)引力波6．B [由相对论速度变换公式可知B 正确．]7．CD [由引力红移可知C 、D 错误．]课堂探究练1．在地面的观察者看来，光速是c 不是v ＋c.解析 由相对论速度变换公式u ＝u ′＋v 1＋u ′v c 2，求得光对地速度u ＝v ＋c 1＋vc c 2＝c v ＋c v ＋c ＝c. 点评 若仍然利用经典相对性原理解答此类题目，会导致错误结论．在物体的运动速度与光速可比拟时，要用相对论速度变换公式进行计算．2．0.817c解析 已知v ＝0.05c ，u x ′＝0.8c.由相对论速度叠加公式得u x ＝u x ′＋v 1＋u x ′v c 2＝(u x ′＋v )c 2c 2＋u x ′v u x ＝(0.8c ＋0.05c )c 2c 2＋0.8c ×0.05c ≈0.817c. 点评 对于微观、高速运动的物体，其速度的叠加不再按照宏观运动规律，而是遵守相对论速度变换公式．3．1.000 000 000 35解析 c ＝3×108 m/s ，v c ＝8×1033×108，v 2c 2≈7.1×10－10. 由m ＝m 01－⎝⎛⎭⎫v c 2，得m m 0＝1.000 000 000 35. 点评 根据m ＝m 01－(v c)2直接计算m m 0不需先算m. 4．0.866c 解析 m ＝2m 0，代入公式m ＝m 01－(v c )2，可得2m 0＝m 01－(v c )2，解得v ＝32c ＝0.866c. 点评 在v c 时，可以认为质量是不变的，但当v 接近光速时，m 的变化一定要考虑．5．总能量E 中已经计入了物体的动能．解析 总能量E ＝E 0＋Ek ，E 0为静质能，实际上包括分子的动能和势能、化学能、电磁能、结合能等．E 0＝m 0c 2，Ek 为动能，Ek ＝m 0c 2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 1－v 2c 2 －1，E ＝E 0＋Ek ＝mc 2.点评 有人根据E ＝mc 2得出结论说“质量可以转化为能量、能量可以转化为质量”这是对相对论的曲解，事实上质量决不会变成能量，能量也决不会变成质量．一个系统能量减少时，其质量也相应减少，另一个系统因接受而增加能量时，其质量也相应增加．对一个封闭的系统，质量是守恒的，能量也是守恒的．6．2.69×10－30 kg 0.94c解析 Ek ＝eU ＝(1.6×10－19×106) J ＝1.6×10－13 J对高速运动的电子，由Ek ＝mc 2－m 0c 2得m ＝Ek c 2＋m 0＝1.6×10－13(3×108)2 kg ＋9.1×10－31 kg ≈2.69×10－30 kg.由m ＝m 01－v 2c 2得，v ＝c 1－m 20m 2＝2.82×108 m·s －1≈0.94c 点评 当v c 时，宏观运动规律仍然适用，物体的动能仍然根据Ek ＝12mv 2来计算．但当v 接近光速时，其动能由Ek ＝mc 2－m 0c 2来计算．7．见解析解析 飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任意天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．点评 把一个做匀加速运动的参考系等效为一个均匀的引力场，从而使物理规律在非惯性系中也成立．8．见解析解析 由广义相对论中的等效原理知，一个均匀的引力场与一个做加速运动的参考系等价．当电梯向头顶方向加速运动时，自由丢下的小球相对于电梯的加速度为g ＝9.8 m/s 2，与在地球引力场中做自由落体运动相同．9．1.78×10－29 kg 1.871×10－29 kg解析 由动能定理，加速后电子增加的动能ΔEk ＝eU ＝1.6×10－19×107 J ＝1.6×10－12 J由ΔE ＝Δmc 2得电子增加的质量Δm ＝ΔEk c 2＝1.6×10－12(3×108)2kg ≈1.78×10－29 kg ，此时电子的质量m ＝m 0＋Δm ＝1.871×10－29 kg 方法总结 物体的能量变化ΔE 与质量变化Δm 的对应关系为ΔE ＝Δmc 2，即当物体的能量增加时，物体对应的质量也增大；当物体的能量减少时，物体对应的质量也减小．10．C [由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4.2×109 kg ＝4.2×106 t ，故C 正确．]课后巩固练1．D [狭义相对论之所以称为狭义相对论，就是只能是对于惯性参考系来讲的，时空弯曲问题是有引力存在的问题，需要用广义相对论进行解决．]2．ABCD3．ABD [据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，核反应中，物体的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变反应，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误；由质能关系知，D 正确．]4．ABCD [由广义相对论我们可知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A 、D 是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B 、C 正确．]5．BCD6．AD [由广义相对论基本原理可知A 、D 正确．]7．ACD [由广义相对论的几个结论可知A 、C 、D 正确．]8．(1)－1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s解析 (1)A 上的乘客看地以－2.5×108 m/s 向后．B 在地面看以2.0×108m/s 向前，则A 上乘客看B 的速度为u ＝u ′＋v 1＋u ′·v c 2＝－2.5＋2.01＋－2.5×232×108 m/s ≈－1.125×108 m/s.(2)B 看A 则相反为1.125×108 m/s.9．见解析解析 速度为7.8 km/s 时，质量为m 1＝m 01－(v c )2＝m 01－(7.8×1033×108)2≈m 0＝m 速度为0.8c 时，质量设为m 2，有m 2＝m 01－(0.8)2＝m 00.6＝53m 0＝53m. 10．见解析解析 质能方程E ＝mc 2表示的是物体质量和能量之间的关系，所以物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能Ek即Ek ＝E －E 0又因为E ＝mc 2＝m 01－(v c)2c 2，E 0＝m 0c 2 所以Ek ＝m 0c 2[11－(v c)2－1] 当v 很小时，即v c1时，根据数学公式有 [1－(v c )2]－12≈1＋12(v c)2 所以Ek ＝E －E 0≈12m 0v 2 11．广义相对论得出的结论：(1)物质的引力使光线弯曲．时空几乎在每一点都是弯曲的．只有在没有质量的情况下，时空才没有弯曲，如质量越大，时空弯曲的程度也越大．在引力场存在的条件下，光线是沿弯曲的路径传播的．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别．例如在强引力的星球附近，时钟要走得慢些．按照广义相对论光在强引力场中传播时，它的频率或波长会发生变化，出现引力红移现象．。
教科版高中物理选修3-4课件 6 经典时空观课件3
牛顿力学中运动的相对性Fra bibliotek[目标定位] 1.了解牛顿力学中运动的相对性.2.了解伽利略相对 性原理及其速度变换公式.
预习导学
一、牛顿力学中运动的相对性 1．伽利略相对性原理
在任何 惯性 参考系中，＿力＿学＿的规律都是一样的，都可 以用牛顿定律来描述．
预习导学
2．经典时空观 (1)时间：反映物质运动过程的 长短 、久暂，常用年、月、 日、时、分、秒等作为量度单位． (2)空间：代表物体的尺寸、大小，物体之间的 距离 等， 常用光年、千米、米、毫米、微米、纳米等作为量度单位． (3)时间和空间是相互 独立 、互不相关的．
预习导学
3．伽利略速度变换公式 若车厢相对地面以u向前行驶，车厢内人相对车厢以速率v′ 向前跑，则人对地面的速率为v＝ u＋v′ ；若人向车后跑 时，相对地面的速率为v＝ u－v′ .
再见
【精品试卷】教科版高中物理选修3-4第二章 机械波复习专用试卷
高中物理学习材料（精心收集**整理制作）第二章机械波第1节机械波的形成和传播1．引起________________的装置(或质点)叫做振源，振源振动带动与它相邻的质点发生振动，离振源较远、后一时刻起振的质点依次________振源的振动(这样就形成了波)．机械波中传播的是________________这种运动形式，介质本身并不________________．2．波是传递________的一种方式，波可以用来传递________，如果传播的振动是________________，这种波叫做简谐波．3．质点的振动方向与波的传播方向________________的波，叫做横波．在横波中，______________________叫做波峰，________________________叫做波谷，质点的振动方向与波的传播方向________的波，叫做纵波，在纵波中，_______________________________叫做密部，________________________________________叫做疏部．4．波的传播需要有()A．振源B．介质C．空气D．弹簧5．关于机械波，下列说法正确的是()A．机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向B．机械波的传播伴随着振动能量的传递C．机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移D．波不但能传递能量，也能传递信息概念规律练知识点一波形成的原因及传播特点1．以下对机械波的认识正确的是()A．形成机械波一定要有振源和介质B．振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动2．关于机械波，下列说法正确的是()A．各质点都在各自的平衡位置附近振动B．相邻质点间必有相互作用力C．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点D．各质点也随波的传播而迁移知识点二机械波的分类3．下列关于横波与纵波的说法中，正确的是()A．振源上下振动形成的波是横波B．振源左右振动形成的波是纵波C．振源振动方向与波的传播方向相互垂直，形成的是横波D．在固体中传播的波一定是横波4．关于横波和纵波，下列说法正确的是()A．质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波叫横波B．质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D．地震波是横波，声波是纵波知识点三机械波的特点5．在平静湖面上漂着一块小木条，现向湖中央扔一石子，圆形的波纹一圈圈的向外传播，当波传到小木条处时，小木条将()A．随波纹漂向湖岸B．不动C．向波源处漂动D．在原来位置上下振动6．波在传播过程中，正确的说法是()A．介质中的质点随波的传播而迁移B．波源的振动能量随波传递C．振动质点的频率随着波的传播而减小D．波源的能量靠振动质点的迁移来传播方法技巧练由波的形成判断质点的振动方向7．如图1所示是一列向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、d、…、h等质点这一时刻的速度方向．图18．图2是以质点P为波源的机械波沿着一条固定的轻绳传播到质点Q的波形图，则质点P 刚开始振动时的方向为()图2A．向上B．向下C．向左D．向右1．一列波由波源向周围扩展开去，由此可知()A．介质中的各个质点由近及远地传播开去B．介质中的各个质点只是在各自的平衡位置附近振动，并不迁移C．介质将振动的能量由近及远地传播开去D．介质将振动的形式由近及远地传播开去2．下列有关横波与纵波的说法中正确的是()A．沿水平方向传播的波为横波B．纵波可以在固态、液态、气态介质中传播C．纵波与横波不可以同时在同一介质中传播D．凡是振动方向与波传播方向在同一条直线上的波都是纵波3．区分横波和纵波的依据是( )A ．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动B ．波沿水平方向还是沿竖直方向传播C ．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上D ．波传播距离的远近4．科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹．在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为( )A ．月球太冷，声音传播太慢B ．月球上没有空气，声音无法传播C ．宇航员不适应月球，声音太轻D ．月球上太嘈杂，声音听不清楚5．在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是( )A ．大钟的回声B ．大钟在继续振动C ．人的听觉发生“暂留”的缘故D ．大钟虽停止振动，但空气仍在振动6．关于振动和波的关系，下列说法正确的是( ) A ．有机械波必有振动 B ．有机械振动必有波C ．离波源远的质点振动较慢D ．波源停止振动时，介质中的波立即停止传播7．关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( ) A ．振动是波的成因，波是振动的传播B ．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C ．波的传播速度就是质点振动的速度D ．波源停止振动时，波立即停止传播8. 如图3所示为波源开始振动后经过一个周期的情景图，设介质中质点的振动周期为T ，下列说法中正确的是( )图3A ．若M 点为波源，则M 点开始振动时方向向下B ．若M 点为波源，则P 点已经振动了34TC ．若N 点为波源，则P 点已经振动了34TD ．若N 点为波源，则该时刻P 质点动能最大9．如图4所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A 正向上运动，如图中箭头所示，由此可判定此横波( )图4A ．向右传播，且此时质点B 正向上运动 B ．向右传播，且此时质点C 正向下运动 C ．向左传播，且此时质点D 正向上运动 D ．向左传播，且此时质点E 正向下运动10．如图5所示是沿绳向右传播的一列横波，图5(1)在图上标出B 、D 两质点的速度方向． (2)______点正处于波峰，它此时具有最____(填“大”或“小”)的位移，最____(填“大”或“小”)的加速度，最____(填“大”或“小”)的速度．(3)再经________，A 第一次回到平衡位置．11．一同学不小心把一只排球打入湖中，为使排球能漂回岸边，这位同学不断将石头抛向湖中，圆形波纹一圈圈地向外传播．能否借助石块激起的水波把排球冲到岸边？12．如图6所示，是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下沿直线方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．已知t ＝0时，质点1开始向上运动，t ＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动，问：图6(1)t ＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t ＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？(3)t ＝T 时，质量8、12、16的运动状态如何？第二章 机械波第1节 机械波的形成和传播答案课前预习练1．初始振动 重复 机械振动 随波迁移 2．能量 信息 简谐运动3．相互垂直 凸起的最高处 凹下的最低处 平行 质点分布最密集的部分 质点分布最稀疏的部分4．B 5.BCD课堂探究练1．A[振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故A正确．简谐运动在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，沿波的传播方向上，后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致，故B、C、D 均错．]2．ABC[振源的振动使其周围质点依次振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前一质点的振动；质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移．]点评(1)波的形成条件要形成一列波，必须要有引起其他质点振动的那个质点，即波源；要把波源的振动形式传播出去，必须有介质，故波的形成条件为：①波源；②介质．(2)波的传播特点①波传播时，介质中的质点跟着波源做受迫振动，每个质点的振动频率和周期都与波源相同；各质点的起振方向与波源的起振方向相同，离波源越远的质点，起振越滞后．②波在传递运动形式的同时也传递能量．由于质点间相互作用力的作用，先振动的质点要对相邻的后振动的质点做正功，后者对前者做负功，因而离波源近的质点把机械能传递给离波源远的质点．如果把信息加载到波上，波还可以传递信息，如声音就是靠声波的传递使人与人之间通过语言相互交流和沟通．3．C[区分横波和纵波的依据是波的传播方向和质点振动方向的关系．]4．ABC[根据横波和纵波的定义知，A、B、C正确；声波是一种纵波，但地震波中既有横波又有纵波，D错误．]点评质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波叫横波，凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷．质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波，质点分布最密的地方叫做密部，质点分布最疏的地方叫做疏部．5．D[介质中有机械波传播时，介质质点本身并不随波一起传播，介质质点只在自己的平衡位置附近振动，只是振动形式和能量向外传播．]6．B[各振动质点的频率都与波源的振动频率相同．]点评波传递的是振动形式和能量，也可以传递信息，但质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移．7．波中各质点的速度方向如图所示．解析由波的形成特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复．比较沿波传播方向上相邻的两质点，可知后面质点的振动状态总是滞后于前面的质点．此题中质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言．若以此时最大位移处的c点为参照点，由波的形成特点可知d点的振动．d点的振动滞后于c点，要追随移动到最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度都向下；b的振动超前，已从负的最大位移回振，所以速度向上；a超前于b，已回到平衡位置，速度最大也向上，同理以g为参照点，可知h点速度向上．8．A[由于是波源带动了后面的质点依次振动，且后面的质点总是重复前面质点的振动状态，所以介质中各质点开始振动时的方向都与波源开始振动时的方向相同．此时波刚传播至Q点，Q点此时的振动状态即与波源P开始振动时的状态相同．由波的传播特点可知Q点此时是向上运动的，所以波源P 点刚开始振动时的方向也为向上．]方法总结 要正确解决这类问题，关键是要清楚波的形成原因，即在波源带动下后面的质点开始振动起来，所以各质点开始振动时的起振方向与波源的起振方向相同．课后巩固练 1．BCD2．BD [纵波与横波可以在同一介质中传播，如地震波中既有横波又有纵波．]3．C [横波与纵波在教材中唯一一个分类的标准是看质点振动方向和波传播方向的关系，若互相垂直，为横波；若在一条直线上，为纵波，因此只有选项C 正确．]4．B [月球表面无大气层，没有传播声音的介质，所以讲话无法听到．] 5．B6．A [机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动．但如果只有振动，没有介质的传播就不会有机械波的产生．因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都一样；在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不会停止．]7．AB [机械波的产生条件是要有波源和介质．由于介质中的质点依次带动由近及远传播而形成波，所以选项A 和B 正确；波的传播速度是波形由波源向外延伸的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C 错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传播，选项D 错误．故本题应选A 、B 项．]8．C [若M 点为波源，又因为是经过一个周期的波形，此时M 点的振动方向向上，即为开始振动时的方向或者波传到了N 点时N 点的振动方向，即波源开始振动时方向向上；波传到P 点要经过34T ，故P 点已振动了14T.若N 点为波源，N 开始振动时方向向下，波传到P 点要经过T 4，故P 点已振动了34T ；而此时P 点在最大位移处，速度为零，动能最小．故正确选项为C.]9．C [一个质点的振动，带动相邻质点的振动，A 点向上，说明被右边的质点带动，波源在右侧，所以选项C 正确．]10．(1)B 、D 两质点的速度方向如图所示(2)C 大 大 小 (3)T411．不能解析 根据波的传播特点，各质点只能在各自的平衡位置附近做往复运动，并不随波迁移，所以石头激起的水波虽向四周传播，水本身并未向四周运动，因此浮在水面上的排球也只能随水波上下起伏，不能到达河岸．12．见解析解析 各质点的振动方向与波的传播方向关系，如图所示(1)由乙图可知，t ＝T2时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动．(2)由丙图可知，t ＝3T4时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动．(3)由丁图可知，t ＝T 时，质点8、12正在向下振动，质点16向上振动．由于质点间的相互作用，前面的质点带动后面的质点振动，所以后面的质点总是滞后于前面的质点．。
教科版高中物理选修3-4知能巩固提升5.1光的干涉.docx
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。
知能巩固提升【课堂训练】1.从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为( )A.手电筒射出的光是频率不相同的单色光B.干涉图样太细小看不清楚C.周围环境的光太强D.这两束光为非相干光源2.用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是( )A.相邻干涉条纹之间距离相等B.中央明条纹宽度是两边暗条纹宽度的2倍C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间距增大D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距3.在杨氏双缝干涉实验中，用红光照射双缝得到的干涉图样是( )A.一系列明暗相间的同心圆B.一些杂乱无章的点C.平行、等间距的明暗相间的条纹D.条纹中间宽、两边窄4.杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)( )①在距双缝的路程相等的点形成暗条纹②在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹的点形成亮条纹③在距双缝的路程差为n·2④在距双缝的路程差为(n+1)λ的点形成暗条纹2A.①②B.②③C.③④D.②④5.(2012·大纲版全国卷)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光.为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有( )A.改用红光作为入射光B.改用蓝光作为入射光C.增大双缝到屏的距离D.增大双缝之间的距离【课后巩固】6.已知红光、绿光和紫光三种色光的波长大小关系为：红光最长，紫光最短.那么我们用包含有红光、绿光、紫光三种色光的复色光做相干光源，所产生的干涉条纹中两相邻条纹间隔最近的干涉条纹是( )A.紫色条纹B.绿色条纹C.红色条纹D.都一样近7.如图甲所示为双缝干涉实验时用绿光进行实验，在屏上观察到的条纹情况，a 为中央亮条纹.乙图为换用另一种颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹.若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为：红光的波长最长，紫光的波长最短.则下列说法正确的是( )A.乙图可能为用红光时产生的条纹，表明红光波长较长B.乙图可能为用紫光时产生的条纹，表明紫光波长较长C.乙图可能为用红光时产生的条纹，表明红光波长较短D.乙图可能为用紫光时产生的条纹，表明紫光波长较短8.在双缝干涉实验中，对于一定频率的光而言，下列说法正确的是( )A.保持双缝间距离不变，双缝到屏的距离越近，干涉条纹愈清晰B.保持双缝到屏的距离不变，双缝间距越大，干涉条纹愈清晰C.屏与双缝的距离跟双缝间距离之比愈小，干涉条纹愈清晰D.屏与双缝的距离跟双缝间距离之比愈大，干涉条纹愈清晰9.下列关于杨氏双缝干涉的说法中正确的是( )A.平行单色光的作用是获得频率保持不变的相干光源B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D.在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生10.如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫色光源照射单缝，则( )A.P和P1仍为亮点B.P为亮点，P1为暗点C.P为暗点，P1为亮点D.P1、P2均为暗点11.(2012·杭州高二检测)一复色光中只含有a、b两种单色光,在真空中a光的波长大于b光的波长.(1)a光的频率_______(选填“大于”、“等于”或“小于”)b光的频率.(2)若用此复色光通过玻璃半球且经球心O射向空气时，下列四个光路图中可能符合实际情况的是______.(3)用该复色光做双缝干涉实验，得到如图所示的干涉图样.则实线表示_________(选填“a”或“b”)光的干涉条纹.12.如图所示，在双缝干涉中，若用λ1=5.0×10-7 m的光照射，屏上O为中央亮条纹，屏上A为第二级亮条纹所在处.若换用λ2=4.0×10-7m的光照射时，屏上O处是什么情况？屏上A处又是什么情况？答案解析1.【解析】选D.本题虽然强调两只相同的手电筒，但它们发出的光仍然是频率不同的复色光.两束光的频率不同，不满足干涉产生的条件，所以看不到干涉图样.故D正确，A、B、C都是错误的.【总结提升】获得相干光的两种方法(1)利用激光.激光是一种人造相干光源，其单色性极好.(2)分光法.设法将同一束光分成两束，因为这两束光都来源于同一光源，满足相干条件，如杨氏双缝干涉实验.2.【解析】选A.干涉图样中，相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离相等，实验表明相同情况下，红光的条纹宽度最大，紫光的条纹宽度最小，双缝与光屏之间的距离越大，条纹间隔越大，故A正确.3.【解析】选C.单色光的双缝干涉条纹为平行、等距、明暗相间的条纹.故C 对，A 、B 、D 错.4.【解析】选D.在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差等于波长的整数倍时，此点为振动加强点；当某处距双缝的距离之差为半个波长的奇数倍时，此点为振动减弱点.5.【解析】选A 、C.由干涉条纹间距公式x d∆=λl可知，要增大干涉条纹的间距，可以增大双缝到屏的距离l 、减小双缝之间的距离d ，选项C 正确、D 错误；还可以换用波长大的单色光，红光的波长比黄光大，蓝光的波长比黄光小，选项A 正确、B 错误.6.【解析】选A.光的波长越长，干涉条纹间距越大.在红光、绿光和紫光三种色光中，紫光的波长最短，其相邻的干涉条纹中紫光亮条纹间距最小.故A 对.7.【解析】选A.根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B 、C 、D 错，A 对.8.【解析】选D.干涉条纹间距离越大，越清晰.当用给定的单色光做实验时，双缝间距愈小，双缝到屏的距离愈大，相邻两条亮(或暗)条纹间距离愈大，即干涉条纹愈清晰，故选项D 正确.9.【解析】选B.在双缝干涉中，平行单色光的作用是获得一个线光源，使光源有惟一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A 错误、B 正确.在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C 错误.两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项D 错误.10.【解析】选B.从单缝S 射出的光波被S 1、S 2两缝分成的两束光为相干光.由题意，屏中央P 点到S 1、S 2距离相等，即由S 1、S 2分别射出的光到P 点的路程差为零，因此P 点是亮纹中心.因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P 点都是中央亮纹的中心.而P 1点到S 1、S 2的光程差刚好是橙光的一个波长，即 ｜P 1S 1-P 1S 2｜=600 nm=λ橙，则两列光波到达P 1点的振动情况完全一致，振动得到加强.因此，出现亮条纹.当换用波长为400 nm 的紫光时，｜P 1S 1-P 1S 2｜= 600 nm=32×400 nm=32λ紫，则两列光波到达P 1点时振动情况完全相反，即由S 1、S 2射出的光波到达P 1点时相互削弱.因此，出现暗条纹.综上所述，选项B 正确. 11.【解题指南】解答该题时应明确以下两点: (1)光波频率越大,则折射率越大. (2)光波波长越长,则干涉条纹间距越大.【解析】(1)根据cf =λ,a 光的波长大于b 光的波长,则a 光的频率小于b 光的频率.(2)a 光、b 光在玻璃中折射率n a ＜ n b ,发生折射时b 光偏折程度更大,B 对，也有可能b 光发生全反射，只有a 光有折射光线，故C 可能正确.(3)在干涉现象中,波长越长,条纹间距越大.所以,实线条纹为a 光的干涉条纹. 答案：(1)小于 (2)B 、C (3)a12.【解析】双缝到O 点的路程差为零，换用λ2=4.0×10-7 m 的光照射时，屏上O 处仍是亮条纹.Δx=2λ1=n λ2，解得717222 5.010n 2.54.010--λ⨯⨯===λ⨯，即路程差等于两个半波长，所以A 处是第三级暗条纹. 答案：见解析【变式备选】频率为6×1014 Hz 的单色光从S 1和S 2投射到屏上，并且S 1与S 2振动相同.则这种单色光的波长为_________；若屏上的点P 到S 1与S 2的路程差为3×10-6 m ，则P 点是_________(选填“亮条纹”或“暗条纹”).【解析】87 614c 310 m 510 m x 310m 6f 610--⨯λ===⨯∆=⨯=λ⨯；，所以P 点是亮条纹. 答案：5×10-7 m 亮条纹。
【精品试卷】教科版高中物理选修3-4知能巩固提升3.3、4电磁波谱电磁波的应用无线电波的发射、传播和接收复
高中物理学习材料（精心收集**整理制作）温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。
知能巩固提升【课堂训练】1.(2012·杭州高二检测)关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )A.一切物体都在不停地辐射红外线B.红外线具有很强的热作用和荧光作用C.红外线的显著作用是化学作用D.红外线容易穿透云雾2.(2012·南通高二检测)如图所示是伦琴射线管的示意图.下列有关伦琴射线管或伦琴射线的说法中正确的有( )A.高压电源的右端为正极B.蓄电池也可用低压交流电源代替C.伦琴射线是由对阴极A发出的D.伦琴射线的波长比可见光长3.关于无线电广播需要对电磁波进行调制的原因,下列说法正确的是( )A.调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B.调制后的电磁波在空间传播得更快C.调制后的电磁波在空间传播波长一定不变D.调制后的高频电磁波不能把我们要告知对方的信息传递过去4.(2012·湖州高二检测)在海湾战争中，利用红外线探测仪发现目标“飞毛腿”导弹，然后将信号发射给通信卫星，再由通信卫星发射到美国本部，经计算机处理再发出指令，经原来的通道再由战场发射“爱国者”拦截导弹进行拦截.请你粗略估算一下，该信号在空中传播需要的时间.(假定地面距卫星的距离为36 000 km)【课后巩固】5.下列能说明电磁波具有能量的依据是( )A.可见光射入人的眼睛，人看到物体B.放在红外线区域的温度计升温很快C.收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振D.γ射线具有很强的贯穿能力6.(2012·临沂高二检测)遥感照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车.这种照相机敏感的电磁波属于( )A.可见光波段B.红外波段C.紫外波段D.X射线波段7.关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B.紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康C.X射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强D.红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线8.关于雷达的特点，下列说法正确的是( )A.雷达所用无线电波的波长比短波更短B.雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标C.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离D.雷达在能见度低的黑夜将无法使用9.如果收音机调谐电路采用改变电容器的方式来改变回路固有频率,当接收的电磁波的最长波长是最短波长的3倍时，则电容器的最大电容与最小电容之比为( )A.3∶1B.9∶1C.1∶3D.1∶910.(2012·苏州高二检测)某高速公路自动测速仪装置如图甲所示，雷达向汽车驶来方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为百万分之一秒，两次发射时间间隔为t.当雷达向汽车发射无线电波时，在指示器荧光屏上呈现出一个尖波形；在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现第二个尖形波.根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达距离，根据自动打下的纸带,如图乙所示，可求出该汽车的车速.请根据给出的t1、t2、t和光速c,求出汽车车速表达式.11.某雷达工作时，发射电磁波的波长λ=20 cm，每秒脉冲数n=5 000，每个脉冲持续时间t=0.02 μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？答案解析1.【解析】选A 、D.荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途，红外线波长较可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾.2.【解析】选A 、B 、C.电流流过阴极K ，发射热电子，高速电子流射到任何固体上都会产生伦琴射线，它是原子内层电子受到激发后产生的.它的波长比紫外线还要短，但比γ射线要长；它的穿透本领很强，能使包在黑纸里的照相底片感光，但其穿透本领比γ射线要弱.综合以上分析，本题选项A 、B 、C 正确,D 错误.3.【解析】选A.调制是把要发射的信号“加”到高频振荡电流上去，频率越高，传播信息能力越强，A 对；电磁波在空气中以接近光速传播,速度不变，B 错，由v=λf ，知波长与波速和传播频率有关，C 错.经过调制后的高频电磁波里面包含了我们要告知对方的信息，因而D 错误.4.【解题指南】电磁波可认为是匀速直线传播，其传播速度为光速，可以利用匀速直线运动的规律进行求解.【解析】从“飞毛腿”导弹开始发射到“爱国者”导弹接到发射指令，电磁波要传播2个来回，由于同步卫星距地面很远，可认为卫星到地面上各点的距离相等，故784 s 4 3.610t 0.48 s c 310创===´.整个信号传递的过程仅用了4.8×10-1 s.答案：0.48 s5.【解析】选A 、B 、C 、D.A 项：人眼看到物体，说明人眼感受到了可见光的能量；B 项：红外线具有热作用，说明红外线具有能量；C 项：电谐振在调谐电路中感应电流的能量来源于空中的无线电波；D 项：γ射线的贯穿能力说明γ射线具有很高的能量.6.【解析】选B.所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体的强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础.再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X 射线)的长，有较好地穿透云雾的能力，故选B.而其他选项的光不具备以上特点，故A 、C 、D 错误.7.【解析】选A 、C.电磁波中无线电波的波长最长，最容易发生干涉、衍射现象，A 对；紫外线的频率比可见光高，但长时间照射会伤害眼睛和皮肤，B 错；X 射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强，C 对；温度低的物体也会辐射红外线，D 错.8.【解析】选A 、C.雷达信号的方向性要特别好，故波长短，A 正确，用雷达可以测距1s ct 2=，t 为信号发射到反射回来的时间.从显示屏可直接读出距障碍物的距离，C 正确.雷达并不是连续发射无线电波的，另外其工作不受黑夜影响，B 、D 错.9.【解析】选B.调谐回路固有频率1f 2LCp =，当接收电磁波的频率为f 时，调谐回路发生电谐振，接收电磁波的波长c c 2LC fl p ==，可见λ与C 成正比，因λmax ∶λmin =3∶1，所以C max ∶C min =9∶1,故选项B 正确.10.【解析】根据图乙所示第一次测量时汽车距雷达距离11ct s 2＝；第二次测量时汽车距雷达距离22ct s 2＝.两次发射时间间隔为t ，则汽车的速度1212s s c(t t )s v t t 2t－－＝＝＝. 答案：12c(t t )v 2t－＝ 11.【解析】电磁波在空中的传播速度可以认为等于真空中的光速c ，由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必须在后一个发射波发出前到达雷达接收器，可见，雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内的传播距离的一半.由c=λf 可得电磁波的振荡频率892c 310f Hz 1.510 Hz 2010l -´===?´,电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离41s c t c(t)610 m n=D =-=?，所以雷达的最大侦察距离4s s 310m 2?=?. 答案：1.5×109 Hz 3×104 m【总结提升】雷达测距问题的分析方法雷达测距是应用了电磁波的反射原理.雷达距被测物体的距离计算主要取决于雷达发射的电磁波与接收的反射波之间的时间间隔,问题关键是分析发射波和反射波之间的时间间隔,雷达和物体间的距离等于光速与该段时间间隔一半的乘积.【变式备选】科学技术是一把双刃剑,电磁波的应用也是这样.它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染.频率超过0.1 MHz 的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁.按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过0.50 W/m 2.若小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1W ，那么在距离该通讯装置多少米以外是符合规定的安全区域？(已知球面面积S ＝4πR 2)【解析】设半径为R 的球形区域以外是安全区. 因为22P 0.50 W /m 4Rp ＝，所以R ≈0.40 m. 答案：0.40 m。
高中物理 6.4 相对论的速度变换公式 质能关系堂基础巩固 教科版选修3-4(1)
【三维设计】2021-2021学年高中物理 相对论的速度变换公式 质能关系堂基础巩固 教科版选修3-41．依照相对论判定以下说法正确的选项是( )A ．狭义相对论全面否定了经典力学理论B ．若是物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出该物体的长度都是一样的C ．由E ＝mc 2可知，质量可转变成能量D ．物体速度越大，质量也越大解析：相对论并无否定经典力学理论，而是使经典力学理论的利用范围加倍清楚了，A 错；在不同参考系里测量同一物体的长度，测量值是不同的，B 错；E ＝mc 2指明了物质能量与质量的对应关系，物体质量与能量不能转化，C 错；由m ＝m 01－（v c ）2可知D 对。
答案：D2．关于物体的质量，以下说法正确的选项是( )A ．在牛顿力学中，物体的质量是维持不变的B ．在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度转变而转变C ．在相对论力学中，物体静止时的质量最小D ．在相对论力学中，物体的质量随物体速度的增大而增大解析：在牛顿力学中，物体的质量是维持不变的，应选项A 正确，B 错误；在相对论力学中，由于物体的速度v 不可能达到光速c ，因此v <c ，1－(vc )2<1，依照m ＝m 01－（v c ）2，可判定选项C 、D 均正确。
答案：ACD3．假想有一艘飞船以v ＝0.8c 的速度在地球上空飞行，若是这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相关于飞船的速度为0.9c ，从地面上的人看来，物体的速度为( )A ．1.7cB ．0.1cC ．0.99cD ．无法确信 解析：依照相对论速度变换公式：v ＝u ＋v ′1＋uv ′c 2，得v ＝错误!＝0.99c ，应选项C 正确。
答案：C 4．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍。
那么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。
解析：宇宙射线粒子在静止时的能量为E 0＝m 0c 2，运动时的能量为E ＝mc 2因此k ＝E E 0＝mm 0m ＝km 0①而相对论中的质量m ＝m 01－（v c ）2② 由①②两式解得vc ＝k 2－1k 。
高中物理 第六章 相对论与天体物理 6.1 牛顿眼中的世界试题 鲁科版选修34
§6-1牛顿眼中的世界⒈经典的相对性原理下面我们来研究一个简单的力学问题。
（投影问题）如图，在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=0.5 kg的小球，正随车厢一起以20 m/s的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少？学生分析：对车上的观察者物体初速度v0=0，加速度a=F/m=10 m/s2，10 s时速度v1=at=10 m/s对地上的观察者方法一：物体初速度v0=20 m/s加速度相同a=F/m=10 m/s2，10 s末速度v2=v0+at=30 m/s方法二：根据速度合成法则v2=v1+v0=（10+20） m/s=30 m/s通过这个例子大家看到，在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个是10 m/s,另一个是30 m/s，但我们却应用了同样的运动定律和速度合成法则，也就是说，我们相信：力学规律在任何惯性系中都是相同的。
这就是伽利略相对性原理。
在一个惯性参考系内的任何力学实验都无法判断这个参考系是否相对于另一个参考系做匀速运动或者说任何参考系都是平权的。
（教师还可引导学生举例说明相对性原理，并进行讨论）⒉相对性原理与电磁规律请大家看课本图，考虑几个问题：⑴参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？⑵参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？⑶参考系O′相对于参考系O以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是c+v，第三种情况应是c-v。
说说你们判断依据。
根据速度合成的法则。
大家认为对吗？（学生一致认为正确）如果这个法则有问题呢？（学生沉默）实践是检验真理的标准，我们是不是可以通过实验来检验呢？回答是肯定的，这就是著名的麦克尔逊测定光速的实验，同学们应该有印象。
不论光源和观察者怎样运动，光速都是相同的。
这与我们从速度合成法则推导的结论发生了矛盾.问题出在哪里呢？⒊狭义相对论的两个基本假设这一矛盾，不仅对我们的推理给予否定，还对麦克斯韦电磁场理论提出了挑战：要么否定特殊参考系O的存在，要么放弃麦克斯韦电磁场理论.爱因斯坦选择了后者，提出了两条假设：（投影）⑴在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的。
教科版高中物理选修3-4物 理 试 题(范围：)
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）物理试题（范围：选修3－4）第Ⅰ卷（选择题共40分）一、选择题（每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个正确答案，有的小题有多个正确选项，全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不答的得零分）1．电磁波与声波比较（）A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关2．甲、乙两个弹簧振子的固有频率分别为f和5f，都在频率为2f的驱动力作用下做受迫振动，下列判断中正确的是（）A．甲振子的振幅较大，振动频率为2f B．甲振子的振幅较大，振动频率为fC．乙振子的振幅较大，振动频率为5f D．乙振子的振幅较小，振动频率为2f3．如图所示，观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（）A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，便能明显观察到衍射现象4．光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是（）A．光从空气射到分界面上，入射角足够小B．光从空气射到分界面上，入射角足够大C．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小D．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大5．图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平的装置。
所用单色光是用普通光源加滤光片产生的。
检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的?（）A．a的上表面和b的下表面B．a的上表面和b的上表面C．a的下表面和b的上表面D．a的下表面和6的下表面6．下列有关声波的描述中正确的是（）A．声波在同一种介质中的波长是相同的B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快C．声波可以越过障碍物传播，即它可以发生衍射D．人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不会发生干涉的是 （ ）A ．波源刚开始振动时速度方向向上B ．P 点刚开始振动时速度方向向下C ．此波的传播方向向左D ．P 点已振动了0.5T8．如下图甲为一列简谐波沿x 轴传播的波形图，若从图示时刻开始计时，那么图乙可表示 （ ）A ．当波沿x 轴正方向传播时，图乙表示a 质点的振动图象B ．当波沿x 轴负方向传播时，图乙表示a 质点的振动图象C ．当波沿x 轴正方向传播时，图乙表示b 质点的振动图象D ．当波沿x 轴负方向传播时，图乙表示b 质点的振动图象9．在坐标原点的波源产生一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速v ＝200m/s ，已知t ＝0时刻，波刚好传播到x ＝40m 处，如图所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理学习材料
（精心收集**整理制作）
温馨提示：
此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适
的观看比例，答案解析附后。
知能巩固提升
【课堂训练】
1.下列服从经典力学规律的是( )
A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动
B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船
C.物体运动的速率接近于真空中的光速
D.能量的不连续现象
2.为经典物理学的建立作出重要贡献的科学家除了我们熟知的牛顿、伽
利略和哥白尼外，还有( )
A.开普勒 B.笛卡尔
C.惠更斯 D.爱因斯坦
3.下列说法正确的是( )
A.世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化
B.时间和空间不依赖人们的意识而存在
C.时间和空间是绝对的
D.时间和空间是紧密联系、不可分割的
4.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(1)、(2)是正确的
B.只有(1)、(3)是正确的
C.只有(2)、(3)是正确的
D.三种说法都是正确的
【课后巩固】
5.19世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在
物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发现了
经典物理学也有无法解释的实验事实，“两朵乌云”是指( )
A.宏观问题 B.高速问题
C.微观问题 D.低速问题
6.(2011·江苏高考)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
7.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
8.观察者甲、乙分别静止在惯性系S、S′中，S′相对于S以速度u运动，
S′中一个固定光源发出一束光与u同向.下列结论正确的是( )
①乙测得光速为c；②甲测得光速为(c+u)；③甲测得光速为(c-u)；④甲
测得光相对于乙的速度为(c-u).
A.①②③ B.①④ C.②③ D.①③④
9.在做匀速直线运动的火车车厢里，某个座位上的人竖直向上抛出一个
小球，下列几种说法中正确的是( )
A.小球依然落在该座位上
B.相对火车静止的观察者看到小球做竖直上抛运动
C.在路边的观察者看到小球做竖直上抛运动
D.在路边的观察者看到小球做向前的平抛运动
10.下列关于狭义相对性原理的说法中正确的是( )
A.狭义相对性原理是指力学规律在一切参考系中都相同
B.狭义相对性原理是指一切物理规律在一切参考系中都相同
C.狭义相对性原理是指一切物理规律在所有惯性参考系中都相同
D.狭义相对性原理与经典相对性原理没有区别
11.试述经典力学的时空观及所遇到的困难.
答案解析
1.【解析】选A、B.经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，所以A、
B正确，C错误.能量的不连续现象涉及量子论，不适合用经典力学来解
释，所以D错误.
2.【解析】选A、B、C.开普勒三定律为万有引力的建立奠定了基础；笛
卡尔发展了伽利略运动相对性的理论，强调了惯性运动的直线性；惠更
斯导出了单摆的周期公式，惠更斯对完全弹性碰撞作了相当详尽的研究，
提出了自己的碰撞理论.
3.【解析】选D.根据狭义相对论的观点，时间和空间都不是绝对的，都
是相对的.时间和空间不能割裂，是紧密联系的.所以选项A、B、C错误，
选项D正确.
4.【解析】选D.狭义相对论认为：物体所具有的一些物理量可以因所选
参考系的不同而不同，但它们在不同的参考系中所遵从的物理规律却是
相同的，即(1)、(2)都是正确的.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是
相同的，(3)正确.
5.【解析】选B、C.由伽利略和牛顿创立的经典力学及物理学的各个分支，
在19世纪相继进入鼎盛时期，它的完美和威力使物理学家深信，天地四
方、古往今来的一切现象都能够用经典力学来描述，但是当人们用来解
释原子内部结构微观世界和接近光速的高速运动的物体时，发现与实际
情况有很大的出入，这令许多物理学家感到困惑，成为“令人不安的乌云”.
故选B、C.
6.【解析】选C.列车上的观测者看到的是由B出发后经过A和C反射的
光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C,而远离A,所以C的反射光
先到达列车上的观测者，看到C先被照亮，故只有C正确.
7.【解析】选A、C、D.根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中一
切物理定律都是相同的，则A、C正确.牛顿定律在惯性参考系中成立，
故参考系A是惯性系，由于B相对于A做匀速直线运动，故参考系B也
是惯性参考系，D正确.
【变式备选】让两小球从同一高度同时自由落下，请思考：
(1)以地面为参考系，两球做什么运动？
(2)以其中一球为参考系，另一球做什么运动？此时对该球的运动描述是
否符合牛顿运动定律？
【解析】(1)以地面为参考系，两球均做自由落体运动.
(2)以其中一球为参考系，另一球静止.此时两球所受合外力均不为0，但
却是静止的.所以此时对该球的描述不符合牛顿运动定律，即牛顿运动定
律只有在惯性参考系中成立.
8.【解析】选B.根据狭义相对论的光速不变原理知，光速在任何惯性参
考系中的速度都相同，等于c.因此，乙测得的光速为c，①正确；又知乙
相对于甲的速度为u，且与光速同向，则甲测得光速相对于乙的速度为
(c-u)，④正确.由以上分析得知选项B正确，而其他选项错误.
9.【解析】选A、B.由于火车的运动是低速状态下的运动，其运动规律满
足牛顿运动定律，适合牛顿的绝对时空观理论，被抛起的小球只受重力
作用，在水平方向上不受力的作用，因此仍旧落回原处，A正确；相对
火车静止的观察者，与小球具有相同的水平速度，水平方向相对静止，
故看到小球做竖直上抛运动，B正确；路边的观察者看到抛起的小球，
在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，因此看
到小球做向前的斜上抛运动，选项C、D均错误.
10.【解析】选C.经典力学的相对性原理是指一切力学规律在所有惯性系
中都是相同的，而狭义相对性原理是指一切物理规律在所有惯性参考系
中都是相同的，狭义相对性原理中的“规律”是指一切物理规律，经典力学
的相对性原理中的“规律”只是指力学规律，其范围不同.因此选项C是正
确的，其他选项都不对.
【总结提升】惯性系与非惯性系的区分
牛顿运动定律能够成立的参考系叫惯性系，以匀速直线运动的汽车、轮
船等作为参考系就是惯性系.牛顿运动定律不能成立的参考系称为非惯性
系.例如，我们坐在加速的车厢里时，以车厢为参考系观察路边的树木、
房屋，它们向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不
为零的合外力作用，但事实上却没有，也就是说牛顿运动定律不成立.这
里加速的车厢就是非惯性系.
11.【解题指南】根据经典力学和伽利略的相对性原理，在不同的惯性系
中所测得的光速是不同的.而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与
理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难.
【解析】经典力学的时空观认为：时间和空间是分离的，时间尺度和空
间尺度与物质运动无关，都是绝对的.按该观点和伽利略的相对性原理，
就会得到在不同的惯性系中所测得的光速是不同的.而实验事实却是光速
不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困
难.