【课堂新坐标】2016-2017学年高中物理沪科版课件 选修3-4 第五章 新时空观的确立 章末分层突破

【答案】 ABE
2.(2013· 江苏高考)如图 2 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________(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当 B 向 A 发出一光信号， A 测得该信号的速度为________.
【解析】 设 B 在火箭惯性系中经历的时间为 t′，根据时间延缓效应得： t＝ t′ t′ 2，即 80.8＝ 2，解得 t′＝35.2 年.所以 B 回到地球时的年龄为 v 1－0.9 1－c2
20＋35.2＝55.2(岁).A 的年龄为 100.8 岁.
【答案】 100.8 55.2
章末综合测评（五）
【解析】
飞船上的观测者相对飞船静止，测得飞船的长度为飞船静止时
的长度 l0＝30 m，选项 A 正确；地球上的观测者与飞船有相对运动，测得飞船 的长度 l＝l0
0.6c 1－ c 2＜l0，故应小于
30 m，选项 B 正确；狭义相对论的一个
基本假设是光速不变原理，即飞船上和地球上的观测者测得的光信号速度都等 于 c，选项 C、D 错误，E 正确.
【答案】 BCE
1.(2016· 江苏高考改编)一艘太空飞船静止时的长度为 30 m，它以 0.6c(c 为 光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是________. A.飞船上的观测者测得该飞船的长度等于 30 m B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于 30 m C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于 c D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于 c E.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度等于 c
【答案】
解决长度的相对性问题，应当注意 1.“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测量的长度要短一 些，这种长度收缩并非幻觉，并非看上去短了，它的确变短了，它与物体的具 体组成和结构无关，当物体运动的速度越接近光速，这种收缩效应就变得越显 著. 2.在具体计算中要明确，长度收缩指的是只在物体运动方向上的长度收缩， 在垂直于运动方向上的长度没有变化.
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巩 固 层
拓 展 层
章末分层突破
提 升 层 章 末 综 合 测 评
[自我校对] ①狭义相对性 ②光速不变 ③l ④ v2 1－c Δ t′ v2 1－ c m0 v2 1－c
⑤
⑥mc2
狭义相对论
1.狭义相对论的基本原理 (1)狭义相对性原理：物理规律(力学、电磁学、光学等)对于所有惯性系都具 有相同的形式. (2)光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空中的速度恒为 c，与光源的运 动和观测者的运动无关.
图 51 (1)地面上的人量得的车厢高度为多少？ (2)地面上的人测得的尺子的长度为多少？
【解析】
(1)在垂直于运动方向上长度不变，所以在竖直方向上车厢高度
不变，所以地面上的人量得车厢高度为 d. (2)由长度的相对性，尺子的长度为： L＝L0 v2 1－ c2.
(1)d (2)L0 v2 1 － c2
广义相对论
1.广义相对论的基本原理 (1)广义相对性原理：在任何参考系(包括非惯性系)中物理规律都是相同的. (2)等效原理：匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场不可区分. 2.广义相对论的时空结构——弯曲时空 (1)引力场中，时钟变慢. (2)在与引力垂直的方向上，空间间隔变短，发生了弯曲.
下列说法中正确的是( A.光线在引力场中仍沿直线传播
图2
【解析】 根据长度的相对性得 L＝L0 所以 A 测得两飞船间的距离 L0＝ L
v2 1－c
＞L v2 1－ c
根据狭义相对论的基本假设，光信号的速度为光速 c.
【答案】 大于 c(或光速)
3.(2016· 苏州一中检测)假如一对孪生兄弟 A 和 B， 其中 B 乘坐速度为 v＝0.9c 的火箭飞往大角星，而后又飞回地球.根据 A 在地球上的观测，大角星离地球有 40 光年远，这次 B 往返飞行经历时间为 80.8 年. 如果 B 在离开地球时，他们的年龄都为 20 岁，则当 B 回到地球时，A 的年 龄为________岁，B 的年龄为________岁.
2.时间的相对性 运动的时钟变慢：Δt＝ Δt ′ v 1 － c2
2
.
3.长度的相对性 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 . 公式为 l ＝ l0 v2 1－c2 .
如图 51 所示，列车以速度 v 匀速运动，在车厢里的人量得车厢高 为 d，一相对于车厢静止放在地板上的尺子的长度为 L0.请思考：
)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B.强引力场作用可使光谱线向红端偏移 C.引力场越强的位置，时间进程越慢 D.引力场越强的位置，时间进程越快 E.由于物质的存在，实际的空间是弯曲的
【解析】
根据广义相对论的结论，由于太阳引力场的影响，使得光线发
生弯曲，A 错误.强引力场作用使光的波长变长、频率变低，所以光谱线向红端 偏移，B 正确.引力场越强的位置，时间进程越慢，所以 C 正确、D 错误.物质的 引力使得空间变形，发生弯曲，所以 E 正确.