课件16张PPT。狭义相对论的时空观 相对论质量和质能方程 课件52张PPT。教师用书独具演示●教学流程设计演示结束电磁场理论引发的怪异问题 u＋v 移动 零结果 相同 等价 惯性参考系 惯性参考系 狭义相对论基本原理 物理规律 惯性参考系 真空中的速度 同时 时间 相对 可能是不同时 狭义相对论的两个基本假设 关于同时的相对性的理解 课件55张PPT。教师用书独具演示●教学流程设计演示结束运动时钟延缓 相同 越大 越长 物理、化学过程和生命过程 运动长度收缩 相对运动 相对性 小 没有变化 爱因斯坦质量公式和质能关系 不变 加速度 任意 速度增加 总要大于 E＝mc2 物体的质量 它具有的能量 广义相对论的两个基本原理 相同 等价 时空弯曲 光线弯曲 引力红移 宇宙的起源和宇宙的演化基本知识 大爆炸学说 哈勃 红移 膨胀状态 黑洞 “动钟变慢”和“动棒缩短” 相对论质量和质能方程 综合检测(五)
第5章 新时空观的确立
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分，共42分．第1～4题只有一项符合题目要求，第5～7题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)
1．下列关于经典力学的评价正确的是( )
A．经典力学揭示了自然界的运动规律，是不可否定的
B．经典力学的时空观符合我们周围的客观事实，是完全正确的
C．经典力学只适用于宏观低速现象
D．经典力学既然有误，那就不能再用来解决我们日常生活的问题
【解析】 经典力学适用于宏观低速现象，对高速运动现象不成立．
【答案】 C
2．根据相对论判断下列说法正确的是( )
A．狭义相对论全面否定了经典力学理论
B．如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出物体的长度都是一样的
C．由E＝mc2可知，质量可转变成能量
D．物体速度越大，质量也变得越大
【解析】 狭义相对论并没有全面否定经典力学理论，经典力学是狭义相对论在低速情况下的特例，故A错．物体长度的测量结果与观察者所在的参考系有关，B错．E＝mc2只说明物体的能量E与其速度v有对应关系，并不是质量能转化为能量，故C错．相对论质速关系式表明物体速度越大，其质量越大，D对．
【答案】 D
3．(2013·镇江检测)假设甲在接近光速的火车上看地面上乙的手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲的手中沿火车前进方向放置的相同的尺，则下列说法正确的是( )
A．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大
B．甲看到乙的手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小
C．乙看到甲的手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大
D．乙看到甲的手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同
【解析】 由l＝l0可知，运动的观察者观察静止的尺子和静止的观察者观察运动的尺子时，都发现对方手中的尺子比自己手中的尺变短了，故B正确，A、C、D错误．
【答案】 B
4．如图1所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是( )
图1
A．A时钟走得最慢，B时钟走得最快
B．A时钟走得最慢，C时钟走得最快
C．C时钟走得最慢，A时钟走得最快
D．B时钟走得最慢，A时钟走得最快
【解析】 A、B、C在同一转盘上，它们的角速度相同，由v＝rω可知r越大，线速度v越大，由Δt＝可知，v越大，Δt越大，也就是说钟走得越慢．从图中可以看出，A时钟的线速度最小，C时钟的线速度最大，故A时钟走得最快，C时钟走得最慢．
【答案】 C
5．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体匀速远离我们的速度竟达光速c的80%，即每秒24万公里．下列结论正确的是( )
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1＋80%)c
B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1－80%)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上测得它发出的光的速度是c
【解析】 由狭义相对论的基本原理可知，光速不变，即C、D正确．
【答案】 CD
6．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了
【解析】 由表达式Δt＝，可知Δt＞Δt′，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物理过程所经历的时间越长，故B、C、D正确．
【答案】 BCD
7．下列说法正确的是( )
A．哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系正急速的远离我们而去
B．哈勃发现的“红移”现象说明地球是宇宙的中心
C．“新星”和“超新星”是刚刚产生的恒星
D．“超新星”和“新星”的产生说明恒星正在不断灭亡
【解析】 哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系在远离我们，但不能说明我们就处于宇宙的中心，只能说明我们与远处的星系存在相对运动，故A对，B错．“新星”和“超新星”是恒星消亡时的一种现象，故C错，D对．
【答案】 AD
二、非选择题(本大题共5个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
8．(10分)著名物理学家“开尔文勋爵”威廉·汤姆孙曾自信地宣称：“科学的大厦已经基本完成”，但也承认，“明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云”．他指的科学大厦是________________，“两朵小小的、令人不安的乌云”指的是________．
【答案】 以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成的完整的科学体系，一是黑体辐射，一是光的速度．
9．(10分)根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系见图2.由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8 c(c为光速)时，米尺长度大约是________米．在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度________．
图2
【解析】 由图可以对应看出，米尺的长度大约为0.6 m，在日常生活中，我们无法观察到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度太小．
【答案】 0.6 太小
10．(12分)假设一宇宙飞船相对于地面的观察者以0.9 c(c为真空中光速)的速度在太空中飞行，其上一只完好的表记录它飞行了3 s，求这段时间内地面上的观察者观察到飞船运动的路程．
【解析】 地面上观察者观察的时间Δt＝＝ s≈6.9 s．飞船运动路程s＝0.9 cΔt＝0.9×3×108×6.9 m≈1.86×109 m.
【答案】 1.86×109 m
11．(12分)一支静止时长10 m的飞行物以3 km/s的速度从观察者的身边掠过，观察者测得飞行物的长度应为多少？飞行物上的人测得飞行物的长度应为多少？如果飞行物的速度为光速的三分之一呢？
【解析】 飞行物相对于飞行物上的人是静止的，所以不管飞行物的速度是多少，飞行物上的人测得的飞行物长与静止时相同，为L0＝10 m．如果飞行物的速度为v1＝3×103 m/s，地面观察者测得的飞行物长L1为L1＝L0＝10× m≈10 m
如果飞行物的速度为v2＝c/3，地面观察者测得的火箭长L2为
L2＝L0＝10× m
≈9.43 m.
【答案】 10 m 10 m 9.43 m
12．(14分)(2013·珠海检测)静止的μ子的寿命约为t0＝2×10－6 s．假设在8 km的高空，由于τ介子的衰变产生一个速度为v＝0.998 c的μ子，试论证此μ子有无可能到达地面．
【解析】 以地球为参考系，μ子的寿命为：
t＝＝3.16×10－7 s
所以L＝v·t＝9.46 km＞8 km
此μ子有可能到达地面．
【答案】 有可能到达地面
