1、1 课时分层作业课时分层作业(十二十二)相对论时空观与牛顿相对论时空观与牛顿 力学的局限性力学的局限性 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一相对论时空观的理解相对论时空观的理解 1如图所示如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔 A、B 和和 C。假想有一假想有一 列车沿列车沿 AC 方向接近光速行驶方向接近光速行驶，当铁塔当铁塔 B 发出一个闪光时发出一个闪光时，列车上的观察者看列车上的观察者看 到到 A、C 两铁塔被照亮的顺序是两铁塔被照亮的顺序是() A同时被照亮同时被照亮BA 先被照亮先被照亮 CC 先被照亮先被照亮D无法判断无法判断
2、C因列车沿因列车沿 AC 方向接近光速行驶，故它靠近方向接近光速行驶，故它靠近 C 远离远离 A，所以光由，所以光由 B 出出 发后发后， C 的反射光先到达列车上的观察者的反射光先到达列车上的观察者， 可知观察到可知观察到 C 先被照亮先被照亮， 故故 C 正确正确。 2(多选多选)下列说法符合狭义相对论的假设的是下列说法符合狭义相对论的假设的是() A在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中，一切力学规律都是相同的一切力学规律都是相同的 B在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中，物理规律一般是不同的物理规律一般是不同的 C在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是相同的真
3、空中的光速都是相同的 D在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是不同的真空中的光速都是不同的 AC在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的一切物理规律都是相同的，选项选项 A 正确正确，B 错误；在不同的惯性参考系中，真空中的光速不变，选项错误；在不同的惯性参考系中，真空中的光速不变，选项 C 正确，正确，D 错误。错误。 3(多选多选)在狭义相对论中在狭义相对论中，下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A所有惯性参考系中基本规律都是相同的所有惯性参考系中基本规律都是相同的 B在真空中在真空中，光的速度与光的频率光的速度与光的频率、光源的运动状态无关
4、光源的运动状态无关 C在不同惯性参考系中在不同惯性参考系中，光在真空中沿不同方向传播速度不相同光在真空中沿不同方向传播速度不相同 D质量质量、长度长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变 AB根据相对论的观点根据相对论的观点，在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同一切物理规律都是相同 2 的；在一切惯性参考系中，光在真空中的传播速度都相等；质量、长度、时间的；在一切惯性参考系中，光在真空中的传播速度都相等；质量、长度、时间 的测量结果会随物体与观察者的相对状态而改变。故选项的测量结果会随物体与观察者的相对状态而改
5、变。故选项 A、B 正确。正确。 4如图所示如图所示，按照狭义相对论的观点按照狭义相对论的观点，火箭火箭 A 是迎着光行驶的是迎着光行驶的，火箭火箭 B 是是 “追赶追赶”光的光的，若火箭相对于地面的速度为若火箭相对于地面的速度为 v，则两火箭上的观察者测出的光速则两火箭上的观察者测出的光速 分别为分别为() AcvcvBcvcv CccD无法确定无法确定 C根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速 c 都一样都一样，因此在火箭因此在火箭 A、B 两个惯性参考系中两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大观察者测量到的
6、光速一样大，均均 为为 c，故，故 C 正确。正确。 5如图所示如图所示，竖直墙上挂着一面时钟竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者 地面上的静止的观察者 A 观察到钟观察到钟 的面积为的面积为 S，另一观察者另一观察者 B 以以 0.8c 的速度沿平行于的速度沿平行于 y 轴方向运动轴方向运动，观察到钟的观察到钟的 面积为面积为 S。则则 S 和和 S的大小关系是的大小关系是() ASSBSS CSSD无法判断无法判断 A观察者观察者 B 以以 0.8 倍光速沿平行于倍光速沿平行于 y 轴方向运动轴方向运动， 根据狭义相对论的长度根据狭义相对论的长度 收缩效应可知收缩效应可知，B 观察到
7、的钟沿观察到的钟沿 y 轴方向的直径将减小轴方向的直径将减小，而沿而沿 z 轴方向的直径不轴方向的直径不 变变，钟的面积比地面上静止的观察者观察到的面积要小钟的面积比地面上静止的观察者观察到的面积要小，即即 SS，故故 A 正确正确。 考点二考点二牛顿力学的局限性牛顿力学的局限性 6牛顿运动定律不适用于下列哪种情况牛顿运动定律不适用于下列哪种情况() A研究原子中电子的运动研究原子中电子的运动 B研究研究“神舟十号神舟十号”飞船的高速发射飞船的高速发射 C研究地球绕太阳的运动研究地球绕太阳的运动 D研究飞机从北京飞往纽约的航线研究飞机从北京飞往纽约的航线 3 A牛顿运动定律属于牛顿力学的研究范
8、畴牛顿运动定律属于牛顿力学的研究范畴，适用于宏观低速运动的物体适用于宏观低速运动的物体， 并注意到低速和高速的标准是相对于光速而言的，可判定牛顿运动定律适用并注意到低速和高速的标准是相对于光速而言的，可判定牛顿运动定律适用于于 B、C、D 中描述的运动，而中描述的运动，而 A 中情况不适用，故中情况不适用，故 A 正确。正确。 7(多选多选)关于经典力学理论关于经典力学理论，下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A经典力学是物理学和天文学的基础经典力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础也是现代工程技术的理论基础 B经典力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索经典力学的理论体系
9、是经过几代科学家长期的探索， ，历经曲折才建立起历经曲折才建立起 来的来的 C经典力学具有丰富的理论成果经典力学具有丰富的理论成果，也建立了验证科学的方法体系也建立了验证科学的方法体系 D当物体运动速度很大当物体运动速度很大(vc)、引力很强引力很强、活动空间很小 活动空间很小(微观微观)时时，经典经典 力学理论所得的结果与实验结果之间符合得很好力学理论所得的结果与实验结果之间符合得很好 ABC经典力学理论的建立历程曲折，成果显著，是物理学、天文学及现经典力学理论的建立历程曲折，成果显著，是物理学、天文学及现 代工程技术的理论基础代工程技术的理论基础，但也存在一些局限性但也存在一些局限性，当物
10、体运动速度很大当物体运动速度很大(vc)、引引 力很强力很强、活动空间很小活动空间很小(微观微观)时时，经典力学理论所得的结果与实验结果之间出现经典力学理论所得的结果与实验结果之间出现 了较大的偏差，选项了较大的偏差，选项 A、B、C 正确，正确，D 错误。错误。 (建议用时：建议用时：10 分钟分钟) 8假设地面上有一火车以接近光速的速度运行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其内站立着一个中等身材 的人的人，站在路旁的人观察车里的人站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是观察的结果是() A这个人是一个矮胖子这个人是一个矮胖子 B这个人是一个瘦高个子这个人是一个
11、瘦高个子 C这个人矮但不胖这个人矮但不胖 D这个人瘦但不高这个人瘦但不高 D取路旁的人为惯性参考系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据取路旁的人为惯性参考系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据 长度收缩效应长度收缩效应，人在运动方向上将变窄人在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化但在垂直于运动方向上没有发生变化， 故选项故选项 D 正确。正确。 9如图所示如图所示，假设一根假设一根 10 m 长的梭镖以光速穿过一根长的梭镖以光速穿过一根 10 m 长的管子长的管子，它它 们的长度都是在静止状态下测量的们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情以下叙述
12、中最好地描述了梭镖穿过管子情 况的是况的是() A梭镖收缩变短梭镖收缩变短，因此在某些位置上因此在某些位置上，管子能完全遮住它管子能完全遮住它 4 B管子收缩变短管子收缩变短，因此在某些位置上因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来梭镖从管子的两端伸出来 C两者都收缩两者都收缩，且收缩量相等且收缩量相等，因此在某个位置因此在某个位置， ，管子恰好遮住梭镖管子恰好遮住梭镖 D所有这些都与观察者的运动情况有关所有这些都与观察者的运动情况有关 D如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖 看起来就比管子短，在某些位置梭镖会
13、完全在管子内部。然而当你和梭镖一起看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全在管子内部。然而当你和梭镖一起 运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸 出管子，故出管子，故 D 正确，正确，A、B、C 错误。错误。 10“世界物理年世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关。根据爱根据爱 因斯坦的理论因斯坦的理论， 一把米尺一把米尺， 在它与观察者有不同相对速度在它与观察者有不同相对速度(沿尺长方向沿尺长方向)的情况下的情况下， 米尺长度是不同的米尺长度是不同
14、的，它们之间的关系如图所示它们之间的关系如图所示。由此可知由此可知，当米尺和观察者的当米尺和观察者的 相对速度达到相对速度达到 0.8c(c 为光速为光速)时时，米尺的长度大约为米尺的长度大约为_m。在日常生活中在日常生活中， 我们无法观察到米尺长度变化的现象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是因为观察者相对于米尺的运动速度 _。 解析解析由图可以看出由图可以看出，当米尺和观察者的相对速度达到当米尺和观察者的相对速度达到 0.8c 时 时，米尺的长米尺的长 度大约为度大约为 0.6 m。在日常生活中在日常生活中，我们无法观察到米尺长度变化的现象我们无法观察到米尺长度变化的现象，是因为是因为 观察者相对于米尺的运动速度远小于光速。观察者相对于米尺的运动速度远小于光速。 答案答案0.6远小于光速远小于光速
