专题7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性-2022-2023学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第二册）

专题7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 【人教版】 【题型1 光速不变原理】 【题型2 同时的相对性】 【题型3 时间延缓效应】 【题型4 长度收缩效应】 【题型5 质量问题】 【题型6 综合问题】 【题型7 牛顿力学的局限性】 【题型1 光速不变原理】 【例1】关于狭义相对论的说法，不正确的是(　　) A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关 C．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 【变式1-1】（多选）设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是 (　　) A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c 【变式1-2】如图所示，考虑几个问题： (1)如图所示，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，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，人看到的光速又是多少？ 【变式1-3】如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为(　　) A．0.4c　　B．0.5c C．0.9c D．c 【题型2 同时的相对性】 【例2】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方向以接近光速的速度行驶，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 【变式2-1】如图所示，在地面上M点固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问： (1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？ (2)在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？ 【变式2-2】如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9m，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为c、飞行器中的飞行员认为（　　） A．教室中的时钟变快 B．教室的长度大于9m C．从光源发出的光先到达教室后壁 D．光源发出的光，向后的速度小于c 【变式2-3】如图所示，一列火车以速度v相对地面运动。如果地面上的人测得某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁后壁，那么按照火车上人的测量，闪光（    ） A．先到达前壁 B．先到达后壁 C．同时到达前后壁 D．无法确定 【题型3 时间延缓效应】 【例3】长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，一艘宇宙飞船的船身长度为l0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过。(光速c＝3.0×108 m/s) (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)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？ 【变式3-1】(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有(　 ) A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C．地球上的人观测到地球上的钟较快 D．地球上的人观测到地球上的钟较慢 【变式3-2】下列说法正确的是(　　) A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理 B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率 C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢 D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小 【变式3-3】有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是 (　　) A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了 B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变快了 C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了 D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程也变慢了 【题型4 长度收缩效应】 【例4】一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是(　　) A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C