2019-2020学年粤教版必修2 5.2经典时空观与相对论时空观 达标作业（解析版)

5.2经典时空观与相对论时空观
达标作业（解析版)
1．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3C的速度匀速飞过（C为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间
A．大于100分钟 B．等于100分钟 C．小于100分钟 D．不能确定
2．在狭义相对论中，下列说法中正确的是　　
A．经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D．狭义相对论全面否定了经典物理学
3．下列不符合狭义相对论的是( )
A．真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小
D．物体的质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关
4．若一列火车以接近光速的速度在高速行驶，车上的人用望远镜来观察地面上的一只排球，如果观察的很清晰，则观察结果是(　　)
A．像一只乒乓球(球体变小) B．像一只篮球(球体变大)
C．像一只橄榄球(竖直放置) D．像一只橄榄球(水平放置)
5．下列说法中正确的是（　 　）
A．红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域
B．医院用X光进行透视，是因为它的穿透能力较强
C．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
D．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快
6．以下对物理学知识的相关叙述，其中正确的是
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理
B．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比减小
C．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
D．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快
7．接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（ ）
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
8．下列说法正确的是(　　)
A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
B．光的偏振现象说明光是一种横波
C．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
D．验钞机是利用红外线使钞票上的荧光物质产生发光效应进行防伪的
9．如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中光速)的飞船反向运动．则下列说法正确的是（ ）
A．甲乙两人相对速度为1.4c
B．甲观察到乙的身高不变
C．甲观察到乙所乘的飞船变短
D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
10．下列说法正确的是(　　)
A．使用同一装置进行双缝干涉实验，红光干涉条纹比紫光干涉条纹更宽
B．均匀变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得其车厢的长度明显变短
D．在任何惯性系中，光在真空中的速率都相等
11．一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长为，宽为，质量为，由此可算得其面密度为。假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度做匀速直线运动，此时再测算该矩形薄板的面密度为多少？
12．(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103 m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几？
(2)星际火箭以0.8c的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？
13．以速度v绕地球旋转的人造卫星，它的时间Δt′和地球上同时测量的时间Δt关系是____________________；卫星上的长度l′，在地球上测量的长度是____________________。
14．如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度u(u接近光速c)远离地球，飞船发出频率为ν的单色光。地面上的人接收到光的频率________(选填“大于”、“等于”或“小于”)ν，看到宇宙飞船宽度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)l。
参考答案
1．A
【解析】根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间，可知飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间大于100分钟。选项A正确。故选A。
2．A
【解析】A、相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，故A正确，D错误；
B、根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错误；
C、根据狭义相对论的相对性原理，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，故C错误。
点睛：要知道经典物理学和相对论研究的范围，以及记住狭义相对论的两个基本原理是解本题的关键。
3．D
【解析】A项：光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A正确；
B项：狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，故B正确；
C项：狭义相对论指出，根据，知条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，故C正确；
D项：根据狭义相对论公式可知，物体的质量与运动的速度有关，故D错误。
点睛：狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，二是光速不变，爱因斯坦相对论揭示了时间、空间并非绝对不变的属性。
4．C
【解析】根据长度收缩效应可知，排球的水平方向的线度变短，在竖直方向线度不变，因此观察的结果是像一只竖直放置的橄榄球，故应选C。
5．ABC
【解析】A、红外线的波长较长，易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域，故A正确；
B、医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力较强的，而γ射线最强，故B正确；
C、相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，故C正确；
D、在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢，故D错误；
故选ABC。
6．AC
【解析】医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，A正确；当鸣笛汽车驶近路人的过程中，两者间距变小，则路人听到的声波频率与波源相比增加，B错误；照相机镜头的偏振滤光片，从而阻碍其它反射光的进入，使得所拍影像清晰，C正确；在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢，D错误．
7．BC
【解析】飞船上的人是以飞船为参考系，故地球是高速运动的，根据爱因斯坦质能方程的运动延时效应，飞船上的人观测到地球上的钟较慢，即飞船上的人观测到飞船上的钟较快，A错误B正确；地球上的人以地球为参考系，认为飞船高速运动，同样根据爱因斯坦质能方程的运动延时效应，飞船上的钟较慢，故地球上的人观测到地球上的钟较快，C正确D错误．
8．AB
【解析】相对论认为：空间和时间与物质的运动快慢有关，故A正确；光的偏振现象说明光是一种横波，B正确；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，周期性变化的电场周围一定可以产生周期性变化的磁场，选项C错误；验钞机是利用紫外线使钞票上的荧光物质产生发光效应进行防伪的，选项D错误；故选AB.
9．BC
【解析】A．如果把两个人中的一个看成静止，那么另一个相对有一个运动速度，但不是速度合成公式，而是相对论速度合成公式，合成的速度接近某个光速值，也即是说，如果把甲看成静止，那么乙相对甲以某个接近光速的速度飞行，故A错误；
B．身高是竖直方向，他们的运动方向为水平，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故B正确；
C．根据相对论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；
D．根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点，故D错误；
故选：BC
10．AD
【解析】利用同一装置做双缝干涉实验，干涉条纹的宽度：△x＝λ，波长比较长的红光的干涉条纹比紫光的干涉条纹宽，故A正确。周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B错误；由相对论原理可知，当速度接近光速时，沿着速度方向长度才明显变短，故C错误。根据光速不变原理，在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同，故D正确。故选AD.
11．
【解析】
【详解】
由相对论长度公式
相对论质量
答案：
12．(1)99.999 9%　(2)0.6倍
【解析】（1）设冥王星的静止质量为m?0?，运动质量为m，则??；（2）设星际火箭的静止质量为m?0?'，运动质量为m'，则?
13．
【解析】根据狭义相对论的钟慢效应公式得：地球上同时测量的时间尺缩效应公式得：在地球上测量的长度
14．小于 等于
【解析】
试题分析：由相对论可知，光的传播速度不变，因此该光相对飞船的速度等于c；飞船高速远离地球，由多普勒效应可知，地球上接收到的光的频率小于ν，根据爱因斯坦的相对论的尺缩效应，看到宇宙飞船宽度的长度减小，但宽度不变。
考点：相对论速度叠加公式
【名师点睛】由相对论原理可以得到单色光的速度；依据多普勒效应可以判定频率变化；根据相对论效应中的尺缩效应判断地球上观察到宇宙飞船的尺寸变化情况。