《相對論的誕生》同步練習1

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1、《相對論的誕生》同步練習 課前預(yù)習練 1. 的參考系稱為慣性系， 勻速運動的汽車、 輪船等作 為參考系時就是慣性系. 不成立的參考系稱為非慣性系?例 如我們坐在加速的車廂里，以車廂為參考系觀察到路邊的樹木、房屋向后方加速運動， 根據(jù)牛頓運動定律，房屋樹木應(yīng)該受到不為零的合外力作用，但事實上沒有，也就是牛 頓運動定律不成立，這里加速的車廂就是非慣性系. 2 ?經(jīng)典相對性原理： 規(guī)律在任何 中都是相同的?還可以表述為： 在一個 內(nèi)進行的任何力學(xué)實驗都不能判斷這個 是否相對于另一個慣性系做勻速直線運動；或者說，任何慣性參考系都是 的. 3 ?狹義相對論的兩個基本假設(shè)： （

2、1）狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中， 都是相同的；（2）光速不變原理： 的光速在 中都是相同的. 4 ?某地發(fā)生洪澇災(zāi)害，災(zāi)情緊急，特派一飛機前往，飛機在某高度做勻速直線運動，投 放一包救急品，災(zāi)民看到物品做曲線運動，飛行員看到物品做自由落體運動，物品剛好 落到災(zāi)民救濟處，根據(jù)經(jīng)典時空觀，則下列說法正確的是 （ ） A ?飛機為非慣性參考系 B.飛機為慣性參考系 C ?災(zāi)民為非慣性參考系 D ?災(zāi)民為慣性參考系 課堂探究練 ［概念規(guī)律練］ 知識點一經(jīng)典的相對性原理 1?一輛勻速行駛的汽車車廂內(nèi)， 實驗者是否可以不受場地的影響， 來進行用單擺測重力 加速度的實驗？

3、 2. 以下說法中正確的是（ ） A ?經(jīng)典物理中的速度合成公式在任何情況下都是適用的 B .經(jīng)典物理規(guī)律也適用于高速運動的物體 C .力學(xué)規(guī)律在一個靜止的參考系和一個勻速運動的參考系中是不等價的 D?力學(xué)規(guī)律在任何慣性系里都是等價的 知識點二光速不變原理 3. 判斷下面說法中正確的是 （ ） 1 A ?在以 而0C沿豎直方向升空的火箭上向前發(fā)出的光，對地速度一定比 c大 1 B ?在以1000c沿豎直方向升空的火箭上向后發(fā)出的光，對地速度一定比 c小 1 C ?在以 而c沿豎直方向升空的火箭上沿水平方向發(fā)出的光對地速度為 c 1 - D .在以1000c沿豎直方

4、向升空的火箭上向任一方向發(fā)出的光對地速度都為 c 4. 考慮以下幾個問題： 圖1 （1）如圖1所示，參考系 0'相對于參考系 0靜止時，人看到的光速應(yīng)是多少? （2） 參考系0相對于參考系0'以速度 （3） 參考系0相對于參考系0'以速度 v向右運動時，人看到的光速應(yīng)是多少? v向左運動時，人看到的光速又是多少? ［方法技巧練］ 經(jīng)典相對性原理的理解技巧 5. 在不同的慣性參考系中， 物體的運動情況可能不同. 例如在勻速行駛的車上看， 座位 上的人是靜止的，在地面看，座位上的人是運動的；在勻速行駛的船上看，桅桿上掉下 來的物體在做自由落體

5、運動，在岸邊看，物體在做平拋運動……它們在不同的慣性系中 遵從的力學(xué)規(guī)律一樣嗎？也就是說，地面物體的運動要遵守牛頓運動定律，車上、船上 的物體是否也要遵守牛頓運動定律呢？ 6?下列物體的運動服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的是 （ ） A ?自行車、汽車、火車、飛機等交通工具的運動 B .發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船的運動 C .物體運動的速率接近真空中的光速 D .地球繞太陽的運動 課后鞏固練 1 .下列說法中正確的是（ ） A .17世紀末期，以經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)、電磁場理論為主要內(nèi)容的物理學(xué) 形成了完整的科學(xué)體系 B . 1632年愛因斯坦發(fā)表了《關(guān)于兩個世界體系的對話》

6、C .牛頓運動定律僅在慣性系中才能成立 D .力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，這個論述叫做伽利略相對性原理 2. 關(guān)于牛頓力學(xué)的適用范圍，下列說法正確的是 （ ） A. 適用于宏觀物體 B. 適用于微觀物體 C .適用于高速運動的物體 D .適用于低速運動的物體 3. 通常我們把地球和相對地面靜止或勻速運動的參考系看成慣性系， 若以下列系統(tǒng)為參 考系，則其中屬于非慣性系的有 （ ） A .停在地面上的汽車 B .繞地球做勻速圓周運動的飛船 C .在大海上勻速直線航行的輪船 D .以較大速度勻速運動的磁懸浮列車 4 ?根據(jù)伽利略相對性原理，可以得到下列結(jié)論 （ ）

7、 A ?力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的 B .同一力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中可能不同 C ?在一個慣性參照系里不能用力學(xué)實驗判斷該參照系是否在勻速運動 D ?在一個慣性參照系里可以用力學(xué)實驗判斷該參照系是否在勻速運動 5.有下列幾種說法：①所有慣性系對物理基本規(guī)律都是等價的； ②在真空中，光的速度 與光的頻率、光源的運動狀態(tài)無關(guān)；③在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的傳播 速度都相同?關(guān)于上述說法 （ ） A ?只有①②是正確的 B ?只有①③是正確的 C .只有②③是正確的 D .三種說法都是正確的 題號 1 2 3 4 5 答案 6

8、?伽利略相對性原理是 7 ?狹義相對論的兩個基本假設(shè)是 &火箭以0.50c的速度離開地球，從火箭上向地球發(fā)射一個光信號.火箭上測得光離開 的速度是c.根據(jù)經(jīng)典運動學(xué)，光到達地球時測得的速度是多少？根據(jù)狹義相對性原理 呢？ 1 9?飛船在高空以10C的速度向目標飛行，從飛船上向目標方向發(fā)射一個光信號，則在地 面的觀察者看光信號的速度是 1.1c嗎？ 10?如圖2所示，愛因斯坦通過研究“磁體相對于導(dǎo)體回路運動時，導(dǎo)體回路就會感應(yīng) 出電流”這一現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)的什么破綻？ 11 ?假若你坐在火車中，在車廂地板上有一光滑的小球?在某段時間內(nèi)，球相對于你不 滾動，則此時

9、的火車能否看成是慣性參考系？若某段時間內(nèi)，你發(fā)現(xiàn)球加速離你而去， 則此時的火車能否看成是慣性參考系？ 第十五章相對論簡介 第1節(jié)相對論的誕生 課前預(yù)習練 1 .牛頓運動定律能夠成立 牛頓運動定律 2 ?力學(xué)慣性系慣性參考系 慣性系平權(quán) 3. —切物理規(guī)律 真空中 不同的慣性參考系 4. BD [物品投放后，僅受重力作用，飛行員看到物品是做初速度為零的自由落體運動， 符合牛頓運動定律，故飛機為慣性參考系， B對；而地面上的人員看到物品做初速度不為零 的拋體運動，也符合牛頓運動定律， D也對.] 課堂探究練 1 .可以進行用單擺測定重力加速度的實驗 解析 勻速行駛的汽車屬

10、于慣性系， 所以他能夠完成這個實驗， 且與地面上的結(jié)果無異. 點評 (1)地球以及相對于地球做勻速直線運動的參考系為慣性系. (2)力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的. 2. D [在所有慣性系中，一切物理規(guī)律都是等價的，故 D正確，C錯誤；經(jīng)典物理規(guī) 律是狹義相對論在低速狀態(tài)下的一個近似，所以經(jīng)典物理規(guī)律只適用于低速運動的物體，而 經(jīng)典物理中的速度合成公式也只適用于低速情況，故 A、B均錯誤.] 3. CD [根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè) 一一光速不變原理可知： 真空中的光速相對于火箭 的速度為c,相對于地面的速度也為 c,對不同的慣性系是相同的，因此 C、D正確，A、B 錯誤.]

11、 4. (1)c (2)c (3)c 解析根據(jù)狹義相對論光速不變原理知，都應(yīng)為 c. 點評 光速不變原理指的是真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的. 5. 都遵從相同的力學(xué)規(guī)律 解析 根據(jù)狹義相對性原理，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的.所以 不管地面上的運動物體，還是車上的、船上的物體都遵從相同的力學(xué)規(guī)律. 6. ABD [經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只適用于宏觀低速物體的運動，所以 A、B、D正確.當物體的 速率接近真空中的光速時，就不適合用經(jīng)典力學(xué)來解釋了， C錯誤.] 方法總結(jié) 理解經(jīng)典相對性原理要抓住兩點： (1)慣性參考系是指地球以及相對地球做勻 速直線運動的參

12、考系；(2)力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都相同， 即同一物體相對于不同的慣性系， 討論其運動時，所采用的運動規(guī)律和速度合成法則是相同的. 課后鞏固練 1 . CD [由經(jīng)典的相對性原理可知 C、D正確.] 2. AD [由經(jīng)典力學(xué)的局限性可知 A、D正確.] 3. B [由慣性系和非慣性系的概念可知 B正確.] 4. AC [由伽利略相對性原理可知 A、C正確.] 5. D 6. 力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，或者說，任何慣性參考系都是平權(quán)的. 7. 狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中， 一切物理規(guī)律都是相同的. 光速不變原理： 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的.

13、 8. 0.5c c 解析 據(jù)經(jīng)典運動學(xué)v = 0.5c,據(jù)狹義相對性原理：光速不變，到達地球時光速為 c. 9. 不是，光信號相對地面的觀察者速度仍然是 c. 1 解析 由經(jīng)典力學(xué)的相對性原理可知， 光信號相對地面的速度 v = c+10c= 1.1c,但這一 結(jié)論是錯誤的. 根據(jù)光速不變原理， 真空中的光速相對于飛船為 C,相對于地面也為c,對不同慣性參考 系是相同的，這一判斷已被邁克耳孫 一莫雷實驗所證實. 方法總結(jié)經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論具有一定的局限性，一般只適用于宏觀物體的低速運動. 10. 見解析 解析 愛因斯坦針對這一個實驗分析， “從磁體看，肯定沒有電場；可是從導(dǎo)體回路看, 卻肯定有電場.”于是，“電場的有無就成為相對的了，取決于所用坐標系的運動狀態(tài). 同一實驗在不同參考系中居然有完全不同的解釋，這違背了伽利略相對性原理，由此愛 因斯坦發(fā)現(xiàn)困難在于“運動學(xué)的一些基本概念的任意性上”，促使他提出了狹義相對論. 11. 能不能 解析 當球不滾動時，符合牛頓運動定律，因此火車可看成慣性參考系.當球加速滾動 時，由于球只受重力和支持力作用，所受合力為零，因此不符合牛頓運動定律，不能把火車 看成慣性參考系.