高中物理 粤教版选修3-4 课后作业5.1　狭义相对论的基本原理　时空相对性 Word版含解析

1．(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
【解析】　狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原理和光速不变原理，选项A、C正确．
【答案】　AC
2．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
【解析】　根据狭义相对论的两个基本假设之一：光速度不变原理可知，观察者在地面上、飞船中观测光的速度均为c，故C、D正确，A、B错误．
【答案】　CD
3．假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是(　　)
A．这个人是一个矮胖子
B．这个人是一个瘦高个子
C．这个人矮但不胖
D．这个人瘦但不高
【解析】　根据长度的相对性，相对运动方向长度减小，垂直于运动方向上的长度不变，所以这个人瘦但不高，D项正确．
【答案】　D
4．惯性系S中有一边长为l的正方形(如下图所示)，从相对S系沿x方向接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是(　　)
【解析】　由l＝l0 可知沿速度方向即x方向的长度变短了．而垂直于速度方向，即y轴上的边长不变，故C对．
【答案】　C
5．一静止长度为4.0 m的物体，若以速度0.60c沿x轴相对某惯性系运动，试问从该惯性系来测量，此物体的长度为多少？
【解析】　l＝l0＝3.2 m(由收缩公式得)．
【答案】　3.2 m
6．判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×”
A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一(　　)
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度(　　)
C．光在介质中的速度大于光在真空中的速度(　　)
D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场(　　)
【解析】　由相对论的知识知，A对；拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了滤去反射光而不是增加透射光的强度，B错；光在任何介质中的传播速度都比真空中小，C错；由麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场一定产生磁场，但不一定产生变化的磁场，如随时间均匀变化的电场产生稳定的磁场，同样，变化的磁场不一定产生变化的电场．
【答案】　A．√　B．×　C．×　D．×
7．如图所示，A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度vB和vC朝同一方向飞行的两枚火箭上，且vB【解析】　地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大．根据公式Δt＝可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢．地面上的钟v＝0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快．
【答案】　时钟C走得最慢，地面上的钟A走得最快．
[能力提升练]
8．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的，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，c
C．c－v，c＋v D．无法确定
【解析】　根据爱因斯坦的狭义相对论的基本原理可知，真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，故选B.
【答案】　B
9．相对论的有关资料中有个“爱因斯坦的牛奶梦”的故事，据说爱因斯坦在青少年时期做了一个很特别的梦，其梦境如下，在一个风景如画的牧场上，有许多奶牛在带电的栅栏附近懒散的吃着草．当农夫给栅栏通上电时，农夫看到三头牛依次跳起来，而站在对面的爱因斯坦却看到三头牛一起跳起来，如图所示．那么在以上现象中，农夫和爱因斯坦谁错了？请用同时的相对性原理进行解释．
【解析】　答案是谁都没错．如题图所示，当在A位置的农夫合上电源开关起，电流以光速向奶牛的方向运动，当B牛受到电击跳起的景象回到农夫眼前所用总的时间为：t1＝，其中c为光速，同理农夫看到C位置的牛跳起距开关合上的时间为：t2＝；农夫看到D位置的牛跳起距开关合上的时间为t3＝.由于三头牛距农夫的距离不同，所以对农夫来说三头牛并不是同时跳起的．对于在农夫对面的观察者E来说，由于光和电传播的速度相同，因此，他看到的是三头牛同时跳起，对于同一类事件，由于观察者的位置不同，看到的其发生的时间是不同的，这是相对论效应．爱因斯坦认为宇宙中不会有绝对静止的场所，从而否定了牛顿的绝对坐标，他认为任何惯性系(静止或匀速运动的系统)都与静止场所(坐标)没有区别，这就是狭义相对论的基础之一“相对性原理”．而狭义相对论的另一个基础就是“光速不变原理”．即使观测者或光源在移动，光对于观测者总是以每秒30万千米的速度行进．
【答案】　见解析