31　课时分层训练(十六)　初识相对论　相对论中的神奇时空　探索宇宙的奥秘-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

课时分层训练(十六)　初识相对论 相对论中的神奇时空　探索宇宙的奥秘 知识点1　相对论基本假设及相对论时空观 1．下列说法正确的是(　　) A. 经典力学适用于任何情况下的任何物体 B. 狭义相对论否定了经典力学 C. 狭义相对论主要研究的是物体在高速运动时所遵循的规律 D. 狭义相对论对低速度运动物体不适用 C　经典力学仅适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的物体，A错；经典力学是狭义相对论在宏观、低速情况下的特例，狭义相对论并没有否定经典力学，B错；狭义相对论既适用于高速运动物体，也适用于低速运动物体，主要是研究高速运动时物体所遵循的规律，C对，D错． 2．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光行驶的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为(　　) A. c＋v　c－v B. c－v　c＋v C. c　c D. 无法确定 C　根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确． 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 A　本题不是简单地判断哪句话的说法正确，而是判断该句是否属于狭义相对论的“基本假设”，而狭义相对论的两条基本假设是光速不变原理和狭义相对性原理．光速不变原理表明，在一切惯性参考系中观测，光在真空中的传播速度大小都一样，等于3×108 m/s；狭义相对性原理的内容为：所有物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式．选项A符合题意． 4．如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb<vc，则火箭c上的观察者认为走得最慢的时钟为(　　) A. a B. b C. c D. 无法确定 A　根据公式Δt＝可知，相对于观察者的速度越大，其时间进程越慢，对于火箭c上的观察者来说，va>v′b>v′c＝0，知a时钟走得最慢． 知识点2　相对论的“两种关系” 5．一个电子运动的速度v＝0.8c，它的质量测量值m是静止质量m0的多少倍？ 解析：根据质速关系m＝，有＝＝≈1.7，即测量值m是静止质量m0的1.7倍． 答案：1.7倍 6．太阳内部不停地发生着剧烈的热核反应，在不断地辐射能量，因而其质量也在不断地减少。若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026 J，试计算太阳在1 s内失去的质量为________kg。 解析：由太阳每秒钟辐射的能量ΔE可得其每秒内失去的质量为： Δm＝＝kg＝×1010kg≈4.4×109 kg. 答案：4.4×109 7．如果真空中的光速为c＝3×108 m/s，当一个物体以速度v1＝2.4×108 m/s运动时，质量为3 kg。当它的速度为v2＝1.8×108 m/s时，质量是多少？ 解析：根据m＝，得 m1＝ m2＝ 解得m2＝2.25 kg。 答案：2.25 kg 8．一支静止时长30 m的火箭以3×103 m/s 的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度应为多少？火箭上的人测得长度应为多少？如果火箭的速度为光速的二分之一呢？ 解析：火箭相对于火箭上的人是静止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上的人测得的火箭长与静止时相同，即l1＝l0＝30 m。如果火箭的速度v＝3×103 m/s，地面观察者测得的火箭长度l2＝l0 m＝30× m＝30 m。 如果火箭的速度v＝，地面观察者测得的火箭长度 l3＝l0＝30×m＝26 m。 答案：30 m　30 m　30 m　26 m 9．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×106 m/s。则电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？ 解析：根据爱因斯坦的狭义相对论m＝得加速后电子的质量增大了。 m＝＝＝1.000 2m0。 所以改变的百分比为 ×100%＝0.02%。 答案：增大　0.02% 学科网（北京）股份有限公司 $