最新人教版选修34高中物理61经典时空观 62狭义相对论的两个基本假设配套习题及答案.docx
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最新人教版选修34高中物理61经典时空观62狭义相对论的两个基本假设配套习题及答案
第六章 相对论
第1节 经典时空观
第2节 狭义相对论的两个基本假设
1.如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系叫做____________________相对一个惯性系做___________________
_____的另一个参考系也是惯性系.在任何惯性系中,力规律都是一样的,都可以用________________描述,这一结论称为伽利略相对性原.
2.经典时空观认为,时间和空间是恒定________的,________________的.
3.狭义相对论
的两个基本假设:
(1)狭义相对性原(爱因斯坦相对性原)为在不同的惯性参考系中,________________________都是相同的
(2)光速不变原:
________
的光速在________________________________中都是相同的.
4.某地发生洪涝灾害,灾情紧急,特派一飞机前往,飞机在某高度做匀速直线运动,投放一包救急品,灾民看到物品做曲线运动,飞行员看到物品做自由落体运动,物品刚好落到灾民救济处,根据经典时空观,则下列说法正确的是( )
A.飞机为非惯性参考系B.飞机为惯性参考系
.灾民为非惯性参考系D.灾民为惯性参考系
5.关于狭义相对论,下列说法不正确的是( )
A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中,一切物规律都是相同的
B.狭义相对论认为在一切惯性系中,光在真空中的速度都等于c,与光的运动无关
.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
D.狭义相对论任何情况下都适用
概念规律练
知识点一 伽利略相对性原及伽利略速度变换
1.一辆匀速行驶的汽车车厢内,实验者是否可以不受场地的影响,
进行用单摆测重力加速度的实验?
2.如图1所示
,在列车车厢的光滑水平底面上有一个质量为=5g的小球,正随车厢一起以20/的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5N的拉力作用,求经10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?
图1
知识点二 光速不变原
3.判断下面说法中正确的是( )
A.在以c沿竖直方向升空的火箭上向前发出的光,对地速度一定比c大
B.在以c沿竖直方向升空的火箭上向后发出的光,对地速度一定比c小
.在以c沿竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c
D.在以c沿竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c
4.考虑以下几个问题:
图2
(1)如图2所示,参
考系O′相对于参考系O静止时,人看到的光速应是多少?
(2)参考系O相对于参考系O′以速度v向右运动时,人看到的光速应是多少?
(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动时,人看到的光速又是多少?
方法技巧练
经典相对性原的解技巧
5.在不同的惯性参考系中,物体的运动情况可能不同.例如在匀速行驶的车上看,座位上的人是静止的,在地面看,座位上的人是运动的;在匀速行驶的船上看,桅杆上掉下的物体在做自由落体运动,在岸边看,物体在做平抛运动……它们在不同的惯性系中遵从的
力规律一样吗?
也就是说,地面物体的运动要遵守牛顿运动定律,车上、船上的物体是否也要遵守牛顿运动定律呢?
6.下列物体的运动服从经典力规律的是( )
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、宇宙飞船的运动
.物体运动的速率接近真空中的光速
D.地球绕太阳的运动
1.下列说法中正确的是( )
A.17世纪末期
,以经典力、热力与统计物、电磁场论为主要内容的物形成了完整的体系
B.1632年爱因斯坦发表了《关于两个世界体系的对话》
.牛顿运动定律仅在惯性系中才能成立
D.力规律在任何惯性系中都是相同的,这个论述叫做伽利略相对性原
2.关于牛顿力的适用范围,下列说法正确的是( )
A.适用于宏观物体
B.适用于微观物体
.适用于高速运动的物体
D.适用于低速运动的物体
3.通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的参考系看成惯性系,若以下列系统为参考系,则其中属于非惯性系的有( )
A.停在地面上的汽车
B.绕地球做匀速圆周运动的飞船
.在大海上匀速直线航
行的轮船
D.以较大速度匀速运动的磁悬浮列车
4.根据伽利略相对性原,可以得到下列结论( )
A.力规律在任何惯性系中都是相同的
B.同一力规律在不同的惯性系中可能不同
.在一个惯性参照系里不能用力实验判断该参照系是否在匀速运动
D.在一个惯性参照系里可以用力实验判断该参照系
是否在匀速运动
5.有下列几种说法:
①所有惯性系对物基本规律都是等价的;②在真空中,光的速度与光的频率、光的运动状态无关;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
.只有②③是正确的D.三种说法都是正确的
6伽利略相对性原是
_____________________________________________________________________.
7.狭义相对论的两个基本假设是
____________________________________________________________________;
________________________________________________________________________
8.火箭以050c的速度离开地球,从火箭上向地球发射一个光信号.火箭上测得光离开的速度是c根据经典运动,光到达地球时测得的速度是多少?
根据狭义相对性原呢?
9.飞船在高空以c的速度向目标飞行,从飞船上向目标方向发射一个光信号,则在地面的观察者看光信号的速度是11c吗?
10如图3所示,爱因斯坦通过研究“磁体相对于导体回路运动时,导体回路就会感应出电流”这一现象,发现了经典物的什么破绽?
图3
11.假若你坐在火车中,在车厢地板上有一光滑的小球.在某段时间内,球相对于你不滚动,则此时的火车能否看成是惯性参考系?
若某段时间内,你发现球加速离
你而去,则此时的火车能否看成是惯性参考系?
第六章 相对论
第1节 经典时空观
第2节 狭义相对论的两个基本假设
答案
课前预习练
1.惯性参考系 匀速直线运动 牛顿定律
2.独立 互不相关
3.
(1)一切物规律
(2)真实 不同的惯性参考系
4.BD [物品投放后,仅受重力作用,飞行员看到物品是做初速度为零的自由落体运动,符合牛顿运动定律,故飞机为惯性参考系,B对;而地面上的人员看到物品做初速度不为零的抛体运动,也符合牛顿运动定律,D也对.]
5.D [由狭义相对论原可知D错误.]
课堂探究练
1.可以进行用单摆测重力加速度的实验
解析 匀速行驶的汽车属于惯性系,所以他能够完成这个实验,且与地面上的结果无异.
点评
(1)地球以及相对于地球做匀速直线运动的参考系为惯性系.
(2)力规律在任何惯性系中都是相同的.
2.10/ 30/
解析 对车上的观察者
物体的初速度v0=0,加速度==1/2
10时速度v1==10/
对地上的观察者
解法一
物体初速度v0=20/
加速度相同==1/2
10末速度v2=v0+=30/
解法二
根据速度合成法则
v2=v1+v0=(10+20)/=30/
点评 在两个惯性系中,虽然观察到的结果并不相同,一个10/,另一个30/,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,力规律在任何惯性系中都是相同的.
3.D [根据狭义相对论的基本假设——光速不变原可知:
真空中的光速相对于火箭的速度为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、D正确,A、B错误.]
4.
(1)c
(2)c (3)c
解析 根据狭义相对论光速不变原知,都应为c
点评 光速不变原指的是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.
5.都遵从相同的力规律
解析 根据狭义相对性原,在不同的惯性参考系中,一切物规律都是相同的.所以不管地面上的运动物体,还是车上的、船上的物体都遵从相同的力规律.
6.ABD [经典力规律只适用于宏观低速物体的运动,所以A、B、D正确.当物体的速率接近真空中的光速时,就不适合用经典力解释了,错误.]
方法总结 解经典相对性原要抓住两点:
(1)惯性参考系是指地球以及相对地球做匀速直线运动的参考系;
(2)力规律在任何惯性系中都相同,即同一物体相对于不同的惯性系,讨论其运动时,所采用的运动规律和速度合成法则是相同的.
课后巩固练
1.D [由经典的相对性原可知、D正确.]
2.AD [由经典力的局限性可知A、D正确.]
3.B [由惯性系和非惯性系的概念可知B正确.]
4.A [由伽利略相对性原可知A、正确.]
5.D
6.力规律在任何惯性系中都是相同的,或者说,任何惯性参考系都是平权的.
7.狭义相对性原:
在不同的惯性参考系中,一切物规律都是相同的.光速不变原:
真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.
8.05c c
解析 据经典运动v=05c,据狭义相对性原:
光速不变,到达地球时光速为c
9.不是,光信号相对地面的
观察者速度仍然是c
解析 由经典力的相对性原可知,光信号相对地面的速度v=c+c=11c,但这一结论是错误的.
根据光速不变原,真空中的光速相对于飞船为c,相对于地面也为c,对不同惯性
参考系是相同的,这一判断已被迈克耳孙—莫雷实验所证实.
方法点拨 经典力的结论具有一定的局限性,一般只适用于宏观物体的低速运动.
10.见解析
解析 爱因斯坦针对这一个实验分析,“从磁体看,肯定没有电场;可是从导体回路看,却肯定有电场.”于是,“电场的有无就成为相对的了,取决于所用坐标系的运动状态.”
同一实验在不同参考系中居然有完全不同的解释,这违背了伽利略相对性原,由此爱因斯坦发现困难在于“运动的一些基本概念的任意性上”,促使他提出了狭义相对论.
11.能 不能
解析 当球不滚动时,符合牛顿运动定律,因此火车可看成惯性参考系.当球加速滚动时,由于球只受重力和支持力作用,所受合力为零,因此不符合牛顿运动定律,不能把火车看成惯性参考系.
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