1、课时提升作业 二十相对论的诞生时间和空间的相对性(20分钟50分)一、选择题(本题共3小题，每小题7分，共21分)1.属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中()A.真空中光速不变B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变D.物体的能量与质量成正比【解析】选A。狭义相对论基本假设为:一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理，由此可知A属于狭义相对论基本假设，故A正确，B、C、D错误。2.惯性系S中有一边长为l的正方形(如图所示)。从相对S系沿x轴方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是()【解析】选C。根据相
2、对性原理，当正方形沿x轴方向以接近光速匀速飞行时，在运动方向上会出现长度收缩效应，而在垂直于运动方向上则不会出现长度收缩效应，故C正确。【互动探究】在上一题中，若飞船沿与x轴成45角斜向上以接近光速匀速飞行，则飞行器上测得此正方形的形状如何？【解析】根据狭义相对论相对性原理，当飞船沿与x轴成45角斜向上以接近光速匀速飞行时，在该方向上会出现长度收缩效应，故测得此正方形的形状如图所示:答案:见解析3.(2018佛山高二检测)下列物体的运动不服从经典力学规律的是()A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动C.物体运动速率接近真空中的光速D.地球绕太阳的运动
3、【解析】选C。经典力学规律只适用于宏观低速物体的运动，选项A、B、D中物体的运动服从经典力学规律。当物体的速率接近真空中的光速时，就不适合用经典力学来解释了，故选项C不服从经典力学规律。二、非选择题(14分)4.假如有一对孪生兄弟A和B，其中B乘坐速度为v=0.9c 的火箭飞往大角星(牧夫座)，而后又飞回地球。根据A在地球上的观测，大角星离地球有36光年远，这次B往返飞行经历时间为80年。如果B离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B回到地球时，他们的年龄各有多大？【解析】设B在飞船惯性系中经历的时间为，根据钟慢效应得:t=，即80=，解得34.9年；所以B回到地球时的年龄为20+34.9=
4、54.9(岁)；此时A的年龄为20+80=100(岁) 答案:B为54.9岁A为100岁 (1)(5分)(多选)关于经典力学的时空观与相对论的时空观，下列说法正确的是()A.在经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一个参考系中的观察者来说也是同时的B.在相对论的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关C.在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点的距离是绝对的不变的量值，而与参考系的选取无关D.相对论的时空观就是一
5、个绝对的时空观，时间与空间物体的运动无关E.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的(2)(10分)半人马星座星是离太阳系最近的恒星，它距地球约4.31016 m。设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座星之间，若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？【解析】(1)选A、C、E。在经典力学的时空观中，同时是绝对的，选项A对；在相对论的时空观中，时间间隔是相对的，选项B错误；在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，选项C对；相对论的时空观是一个相对的时空观，选项D错误。真空中的光速在不同惯性参考系中都相同，E正确。(
6、2)以地球上的时钟计算:t= s2.87108 s9年；若以飞船上的时钟计算:因为t=，所以得=t=2.87108 s1.28107 s0.4年。答案:(1)A、C、E(2)9年0.4年【补偿训练】(1)(多选)关于狭义相对论的说法，正确的是()A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B.狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D.狭义相对论在任何情况下都适用(2)一宇宙飞船以v=2108 m/s的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了5 s，用地面上的钟测量经过了多长时间？【解析】(1)选A、B、C。由狭义相对论的两个基本假设可知，A、B均正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故C正确，D错误。(2)v=2108 m/s，=5 s，由时间间隔的相对性，得t= s6.71 s答案:(1)A、B、C(2)6.71 s