第5章 课时精练(十八) 初识相对论 相对论中神奇时空 探索宇宙的奥秘-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版2019）

课时精练(十八)　初识相对论　相对论中神奇时空　探索宇宙的奥秘 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．关于经典力学和相对论，下列说法正确的是(　　) A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容 B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的 C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系 D．经典力学包含在相对论之中，经典力学是相对论的特例 D　[相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形．所以A、B、C错误，D正确。] 2．(多选)关于狭义相对论的两个假设，下列说法正确的是(　　) A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B．在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样 C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 D．真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的 AC　[狭义相对论的基本假设有两个，分别是爱因斯坦相对性原理和光速不变原理。故A、C正确。] 3．科学家预言，在遥远的将来，离子推进发动机驱动的宇宙飞船很可能会用于宇宙航行，这种飞船能以接近光速的速度飞行。设想在以0.9c飞行的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是(　　) A．飞船正前方的观察者看到的光速为1.9c B．飞船正后方的观察者看到的光速为0.1c C．在垂直飞船前进方向上的观察者看到的光速是 D．在任何地方的观察者看到的光速都是c D　[根据光速不变原理知，在任何惯性系中测得的真空中的光速都相同，都为c，故D正确。] 4．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB>vC。在地面上的人看来，关于时钟快慢的说法正确的是(　　) A．B钟最快，C钟最慢 B．A钟最快，C钟最慢 C．C钟最快，B钟最慢 D．A钟最快，B钟最慢 D　[根据狭义相对论的时间延缓效应可知，速度越大，钟走得越慢，故D正确。] 5．(多选)对于公式m＝ ，下列说法中正确的是(　　) A．公式中的m是物体以速度v运动时的质量 B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故这种情况下，经典力学不再适用 C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 D．通常由于物体的运动速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，故在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化 ACD　[公式中m0是静止质量，m是物体以速度v运动时的质量，A正确；由公式知，只有当v的大小与光速具有可比性时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，B错误，C、D正确。] 6．1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程，下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是(　　) A．若物体能量增大，则它的质量增大 B．若物体能量增大，则它的质量减小 C．E＝mc2中能量E其实就是物体的内能 D．由ΔE＝Δmc2知质量和能量可以互相转化 A　[由爱因斯坦质能方程可知，物体具有的与质量相对应的能量称为质能。E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应其质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，B、D错误，A正确；E＝mc2中能量E包括静止能量E0和动能Ek，而非物体的内能，C错误。] [能力提升] 7．在一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是(　　) A．a钟最快，b、c钟一样慢 B．a钟最慢，b、c钟一样快 C．a钟最快，c钟最慢 D．a钟最慢，c钟最快 C　[根据公式Δt＝，地面上的观察者认为c钟走得最慢，因为它相对观察者的速度最大；b钟比c钟快一些，而a钟最快，因为它的速度最小，故C正确。] 8．某物体的速度使其质量增加10%，则此物体在其运动方向上其长度缩短了(　　) A．10% B．90% C． D． D　[由质速关系m＝，得＝＝，又根据长度收缩效应公式知l＝l0，所以l＝l0，Δl＝l0－l＝l0。故＝＝，D正确，A、B、C错误。] 9．如果真空中的光速为c＝3×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108 m/s时，质量为3 kg，当它的速度为v2＝1.8×108 m/s时，质量为多少？ 解析：　根据m＝得＝，代入数据得m2＝2.25 kg。 答案：　2.25 kg 10．半人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016 m。设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间。 (1)若宇宙飞船的速率为0.999c，按地球上时钟计算，飞船往返一次需多少时间？ (2)如以飞船上时钟计算，往返一次的时间又为多少？ 解析：　(1)由于题中恒星与地球的距离s和宇宙飞船的速率v均是地球上的观察者所测量的，故飞船往返一次，地球时钟所测时间间隔Δt＝＝ s≈2.87×108 s。 (2)可从相对论的时间延缓效应考虑。把飞船离开地球和回到地球视为两个事件，显然飞船上的时钟测出两事件的时间间隔Δt′是固有时间，地球上所测的时间间隔Δt与Δt′之间满足时间延缓效应关系式。以飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间间隔为Δt′＝Δt＝2.87×108× s≈1.28×107 s。 答案：　(1)2.87×108 s　(2)1.28×107 s 学科网（北京）股份有限公司 $$