2019高中物理 課下能力提升二十三 第十五章 第1、2節(jié) 相對論的誕生 時間和空間的相對性（含解析）新人教版選修3-4.doc

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相對論的誕生　時間和空間的相對性 一、選擇題 1．[多選]下面說法中正確的是(　　) A．“嫦娥三號”飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向前發(fā)出的光，對地速度一定比c大 B．“嫦娥三號”飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向后發(fā)出的光，對地速度一定比c小 C．“嫦娥三號”飛向月球的過程中從衛(wèi)星上沿垂直于速度方向發(fā)出的光對地速度為c D．“嫦娥三號”飛向月球的過程中從衛(wèi)星上向任一方向發(fā)出的光對地速度都為c 2．如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)乘速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光的傳播速度為(　　) A．0.4c　　　　　　　　 B．0.5c C．0.9c D．1.0c 3．一艘太空飛船靜止時的長度為30 m，它以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是(　　) A．飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m B．地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m C．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于c D．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c 4．如圖所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和 C。假想有一列車沿 AC 方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔 B 發(fā)出一個閃光，列車上的觀測者測得 A、C兩鐵塔被照亮的順序是(　　) A．同時被照亮 B．A先被照亮 C．C先被照亮 D．無法判斷 5．如圖所示，假設(shè)一根10 m長的梭鏢以接近光速的速度穿過一根10 m長的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的。以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子的情況的是(　　) A．梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B．管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來 C．兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個位置，管子恰好遮住梭鏢 D．所有這些都與觀察者的運(yùn)動情況有關(guān) 二、非選擇題 6．飛船在高空以c的速度向目標(biāo)飛行，從飛船上向目標(biāo)方向發(fā)射出一個光信號，則在地面的觀察者看來光信號的速度是1.1c嗎？ 答 案 1．解析：選CD　根據(jù)光速不變原理可知，C、D正確。 2．解析：選D　由光速不變原理知光速與參考系無關(guān)。 3．解析：選B　飛船上的觀測者相對飛船靜止，測得飛船的長度為飛船靜止時的長度l0＝30 m，選項A錯誤；地球上的觀測者與飛船有相對運(yùn)動，測得飛船的長度l＝l0＜l0，故應(yīng)小于30 m，選項B正確；狹義相對論的一個基本假設(shè)是光速不變原理，即飛船上和地球上的觀測者測得的光信號速度都等于c，選項C、D錯誤。 4．解析：選C　火車上的觀察者以火車為參考系，那么燈塔A、B、C均沿CA方向運(yùn)動。B發(fā)出的光向A、C傳播的過程中，A是遠(yuǎn)離光線運(yùn)動的，C是向著光線運(yùn)動的，所以在火車上的觀察者看來，光線先傳播到C，即C先被照亮，C正確。 5．解析：選D　“尺縮”效應(yīng)公式l＝l0 中的l和l0是具有相對性的，到底是管子收縮變短還是梭鏢收縮變短，要看觀察者所處的參考系。如果是在相對于管子靜止的參考系中觀察運(yùn)動著的梭鏢，那么梭鏢看起來就比管子短，在某些位置梭鏢會完全處在管子內(nèi)部。然而當(dāng)觀察者和梭鏢一起運(yùn)動時，看到的管子就縮短了，所以在某些位置，可以看到梭鏢兩端都伸出管子。 6．解析：由經(jīng)典力學(xué)的相對性原理可知，光信號相對地面的速度v＝c＋c＝1.1c，但這一結(jié)論是錯誤的。 根據(jù)狹義相對論知，真空中的光速相對于飛船為c，相對于地面也為c，對不同的慣性參考系都是相同的，這一判斷已被邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。 答案：在地面的觀察者看來光信號的速度為c，不是1.1c。