6.2狭义相对论的两个基本假设 达标作业（解析版)

6.2狭义相对论的两个基本假设
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是（　　）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学己经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
2．下列关于经典力学和相对论的说法，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．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
3．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是(　　)
A．运动中的物体，其质量无法测量
B．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C．物体的质量太大
D．物体质量并不随速度变化而变化
4．关于科学家在物理学上做出的贡献，下列说法正确的是
A．奥斯特发现了申磁感应现象 B．爱因斯坦发现了行星运动规律
C．牛顿提出了万有引力定律 D．开普勒提出了狭义相对论
5．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是
A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了
B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了
C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了
D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了
6．下面说法中正确的是（ ）
①当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；
②当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；
③当普朗克常量h（6.63×10-34 J·s）可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别；
④当普朗克常量h（6.63×10-34 J·s）不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别.
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
7．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程在以下叙述中，正确的说法是　　
A．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星
B．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学
D．开普勒经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点
8．下列说法正确的是________．
A．物体做受迫振动时，振幅与物体本身无关
B．光纤通信是激光和光导纤维相结合实现的
C．火车以接近光速通过站台时车上乘客观察到站台上的旅客变矮
D．全息照相技术是光的衍射原理的具体应用
9．下列说法正确的是（ ）
A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值
B．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围
C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定
D．经典力学对处理高速运动的宏观物体具有相当高的实用价值
10．下列说法正确的是（　　）
A．可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干
B．根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波
C．光的偏振现象证明了光是一种纵波
D．火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
11．设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：
(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？
(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。
12．(1)假设宇宙飞船是全封闭的，宇航员和外界没有任何联系，宇航员如何判断使物体以某一加速度下落的力到底是引力还是惯性力？
(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲吗？引力对光束的效应告诉我们什么？
13．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．
14．电子的静止质量为me，加速后的电子相对实验室的速度是c(c为光速)，在实验室中观察到的加速后电子的质量是多大？
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用。故AB错误；
C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变。故C错误；
D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，故D正确。
2．D
【解析】
经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；
3．B
【解析】
物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD错误。所以B正确，ACD错误。
4．C
【解析】
【详解】
奥斯特发现了电流的磁效应，选项A错误；开普勒发现了行星运动规律，选项B错误；牛顿提出了万有引力定律，选项C正确；爱因斯坦提出了狭义相对论，选项D错误.
5．A
【解析】
【分析】
由相对论效应分析宇宙飞行器的时间和长度变化；当人和宇宙飞行器之间有相对运动时，人观察到的火箭长度会变短，时间会变慢．
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到宇宙飞行器变短了，宇宙飞行器上的时间进程变慢了。故A正确，B错误。宇宙飞行器上的人与宇宙飞行器之间没有相对运动，所以此人观察到宇宙飞行器中的时钟无变化，故CD错误。故选A。
6．A
【解析】当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，故经典力学是适用的，故①正确；当物体运动速度接近光速时,相对论物理学和经典物理学的结论有很大的不同，②错误；当普朗克常量不能忽略不计时，量子效应不能忽略，量子力学和经典力学的结论不同，故③正确，④错误；故选A.
7．B
【解析】
【详解】
美国天文学家汤博发现冥王星，海王星是英国人亚当斯发现的，故A错误；英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人”，选项B正确；爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并不否定经典物理学，选项C错误；哥白尼经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点，选项D错误.
8．B
【解析】
【分析】
受迫振动时，其振幅与驱动的频率和固有频率的比值有关；光纤通信是激光的频率单一性；光速不变原理有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的；全息照片是利用激光的相干性较好.
【详解】
A、物体做受迫振动时，当驱动力频率等于物体的固有频率时，振幅最大，出现共振现象，驱动力频率与固有频率相差越小，振幅越大；故A错误.
B、光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，利用了激光的频率单一性的特点；故B正确.
C、根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮；故C错误.
D、全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性；故D错误.
故选B.
【点睛】
该题考查受迫振动、光纤通信、激光的性质、全息照片、爱因斯坦的相对论等在实际生活的现象．
9．B
【解析】
牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用．虽然相对论和量子力学更加深入科学地认识自然规律，它是科学的进步，但并不表示对经典力学的否定，故选项B正确．A、C错误；经典力学不能用于处理高速运行的物体；故D错误．
故选B
10．D
【解析】
【详解】
红外线的热效应显著，可以利用红外线的热效应对物体进行烘干，故A错误；根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生磁场，但如果是均匀变化的电场会产生恒定的磁场，不会形成电磁波，故B错误；光的偏振现象证明了光是一种横波，即电磁振动矢量与传播方向垂直，故C错误；火车以接近光速行驶时，根据爱因斯坦相对论的尺缩效应，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了，故D正确；故选D。
【点睛】
本题考查了麦克斯韦的电磁理论、光的本性、红外线的热效应、爱因斯坦狭义相对论效应等，知识点多，难度小，关键是记住基础知识．
11．(1)0.946c　(2)4.0s
【解析】
这是一个相对论速度变换问题，取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向，则S′系相对S系的速率v=0.60c，彗星相对S系的速率ux=0.80c，
（1）由速度变换可得所求结果， 即彗星以0.946c的速率向飞船靠近；
（2）由时间间隔的相对性有，解得Δτ=4.0s。
12．见解析
【解析】
【详解】
(1)宇宙飞船中的物体受到以某一加速度下落的力可能是由于受到某个星体的引力，也可能是由于宇宙飞船正在加速飞行.两种情况的效果是等价的，所以宇航员无法判断使物体以某一加速度下落的力是引力还是惯性力，即一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系是等价的；
(2)在一个加速运动的参考系中观察，光束会弯曲，因为加速运动的参考系中出现的惯性力等效于引力，使得光线发生弯曲.引力对光束的效应说明，引力的存在使空间变形.
13．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价
【解析】
【详解】
飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任何天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．
14．1.67me
【解析】电子的静止质量为m，加速后的电子相对实验室的速度是c，根据爱因斯坦的质速关系方程，有：