《狭义相对论的实验验证》狭义相对论的实验验证 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《狭义相对论的实验验证》狭义相对论的实验验证

1多选题

(多选)一枚火箭静止于地面时长为30m，两个完全相同的时钟分别放在火箭内和地面上．火箭以速度v飞行，光速为c，下列判断正确的是（　　）

A
若v=0.5c，火箭上的观察者测得火箭的长度仍为30m
B
若v=0.5c，地面上的观察者测得火箭的长度仍为30m
C
若v=0.5c，火箭上的观察者认为地面上的时钟走得快
D
若v=0.5c，地面上的观察者认为火箭上的时钟走得慢
E
若v≪0.5c，地面上和火箭上的观察者测得火箭的长度相同

题目答案

ADE

答案解析

分析：

狭义相对论有两个显著的效应，即钟慢和尺缩．可以通俗的理解为：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了； 在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．

根据长度的相对性L=L_0$\sqrt {}$求出火箭的速度．

钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了．

解答：

解：A、一枚静止时长30m的火箭以0.5c的速度飞行，根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m．故A正确；

B、根据长度的相对性L=L_0$\sqrt {}$得

地面上的观察者测得火箭的长度为：L=30×$\sqrt {}$=26m．故B错误；

C、根据钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢；同时运动是相对的，火箭相当于地面上的人是运动的，地面上的人相当于火箭也是运动的，所以若v=0.5c，火箭上的观察者认为地面上的时钟走得慢，同时地面上的观察者认为火箭上的时钟走得慢．故C错误，D正确；

E、若v≪0.5c，地面上的观察者测得火箭的长度相同：L=L_0$\sqrt {}$≈L_0，所以地面上和火箭上的观察者测得火箭的长度相同．故E正确．

故选：ADE

点评：

记住并理解狭义相对论的基本假设和几个基本结论是解决此题的关键，掌握长度的相对性L=L_0$\sqrt {}$，同时要注意运动的相对性．

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2单选题

A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速度v_b和v_c朝同一方向飞行，v_b＞v_c．在地面上的人看来，关于时钟快慢的说法正确的是（　　）

A
B钟最快，C钟最慢
B
A钟最快，C钟最慢
C
C钟最快，B钟最慢
D
A钟最快，B钟最慢

题目答案

D

答案解析

分析：

根据相对论效应(钟慢效应)分析钟的快慢．

解答：

解：A放在地面上，在地面上的人看来，A钟没有变化．

B、C两钟放在两个火箭上，根据爱因斯坦相对论可知，B、C变慢，由于v_b＞v_c，B钟比C钟更慢，所以A钟最快，B钟最慢．

故选D

点评：

要理解记住爱因斯坦相对论效应之一：钟慢效应．

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3单选题

如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动．则下列说法中正确的是(　　)

A
乙观察到甲身高变高
B
甲观察到乙身高不变
C
若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快
D
若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为0.2c

题目答案

B

答案解析

分析：

当物体速度接近光速时，根据相对论知：尺变短，钟变慢，光速不变．

解答：

解：A、因为人是垂直于物体速度方向的，没有尺缩效应，即甲乙观察对方身高时不变，故A错误，B正确；

C、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，乙观察到甲动作变慢．

D、根据爱因斯坦光速不变原理，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D错误；

故选：B．

点评：

本题考查了爱因斯坦相对论的观点，理解“尺变短，钟变慢，光速不变”．

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4单选题

如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动．则下列说法中正确的是（　　）

A
乙观察到甲身高变高
B
甲观察到乙身高变低
C
若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快
D
若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c

题目答案

D

答案解析

分析：

当物体速度接近光速时，根据相对论知：运动的尺缩短，运动的钟变慢，运动物体质量变大．

在惯性系中的光速不变．由此分析即可．

解答：

解：A、因为人是垂直于物体速度方向的，竖直方向上没有尺缩效应，即甲乙观察对方身高时不变，故AB错误；

C、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，乙观察到甲动作变慢．

D、根据爱因斯坦光速不变原理，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D正确；

故选：D

点评：

本题关键知道爱因斯坦相对论效应中的运动延迟效应、尺缩效应，即时间和空间存在相对性，记住结论即可．

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5多选题

(多选)下列说法中正确的是（　　）

A
照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理
B
光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象
C
太阳光是偏振光
D
为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射
E


甲、乙两人站在地面上时身高都是L_0，甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动，如图．若甲向乙挥手，动作时间为t_0，乙观察到甲动作时间为t$_1$，则t$_1$＞t_0

题目答案

ABE

答案解析

分析：

增透膜，利用了光的干涉原理；影轮廓模糊，是光的衍射现象；太阳光是自然光；有效地发射电磁波，应该采用短波高频发射；当物体速度接近光速时，根据相对论知：运动的尺缩短，运动的钟变慢，运动物体质量变大，从而即可求解．

解答：

解：A、照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理，使反射光线进行叠加削弱，从而增加透射光的强度，故A正确；

B、光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象，而明显的光的衍射是有条件的，故B正确；

C、太阳光是自然光，是从光源发出，向各个方向振动，而偏振光只是特定方向振动，故C错误；

D、当采用短波高频发射时，才能有效地发射电磁波，故D错误；

E、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(相对于甲)，t$_1$＞t_0．故E正确；

故选：ABE．

点评：

本题关键知道光的干涉原理，掌握衍射没有条件，而明显的衍射是有条件，理解爱因斯坦相对论效应中的运动延迟效应、尺缩效应，即时间和空间存在相对性，记住结论即可，注意自然光与偏振光的区别．

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6单选题

如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)．地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离（　　）

A
大于L
B
等于L
C
小于L
D
不能确定

题目答案

A

答案解析

分析：

根据长度的相对性即可判断两飞船间的距离．

解答：

解：根据相对性长度的公式：L=L_0•$\sqrt {}$，L_0为在相对静止参考系中的长度，L为在相对运动参考系中的长度．

地面上测得它们相距为L，是以地面为参考系，飞船的速度是v，二者相对是运动的；而A测得的长度是以飞船A为参考系，B相对于A是静止的，属于静止参考系的长度L_0，所以大于L．

故选：A

点评：

本题考查了相对论等知识点，难度不大，是高考的热点问题，解答该题的关键是理解公式L=L_0•$\sqrt {}$中各个物理量的意义．

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7单选题

某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘坐的飞船相对地球的速度为（　　）

A
0.5C
B
0.6C
C
0.8C
D
0.9C

题目答案

C

答案解析

分析：

根据爱因斯坦的狭义相对论，空间距离是相对的，根据距离的相对性公式l=l_0$\sqrt {}$列式求解即可．

解答：

解：根据距离的相对性公式，有：

l=l_0$\sqrt {}$

代入数据，有：

0.6=$\sqrt {}$

解得：

v=0.8c

故选：C

点评：

本题关键是明确空间距离是相对的，记住狭义相对论的距离相对性公式l=l_0$\sqrt {}$即可．

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