2022-2023學(xué)年高一物理舉一反三系列（人教版必修第二冊(cè)）專題7.5 相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性（原卷版）

專題7.5相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1光速不變?cè)怼?【題型2同時(shí)的相對(duì)性】 【題型3時(shí)間延緩效應(yīng)】 【題型4長(zhǎng)度收縮效應(yīng)】 【題型5質(zhì)量問題】 【題型6綜合問題】 【題型7牛頓力學(xué)的局限性】 【題型1光速不變?cè)怼俊纠?】關(guān)于狹義相對(duì)論的說法，不正確的是()A．狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．狹義相對(duì)論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)C．狹義相對(duì)論只涉及無加速運(yùn)動(dòng)的慣性系D．狹義相對(duì)論任何情況下都適用【變式1-1】（多選）設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上打開一個(gè)光源，則下列說法正確的是()A．飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5cB．飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5cC．在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的觀察者看到這一光速是cD．在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c【變式1-2】如圖所示，考慮幾個(gè)問題：(1)如圖所示，參考系O′相對(duì)于參考系O靜止時(shí)，人看到的光速應(yīng)是多少？(2)參考系O′相對(duì)于參考系O以速度v向右運(yùn)動(dòng)，人看到的光速應(yīng)是多少？(3)參考系O相對(duì)于參考系O′以速度v向左運(yùn)動(dòng)，人看到的光速又是多少？【變式1-3】如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為()A．0.4cB．0.5cC．0.9cD．c【題型2同時(shí)的相對(duì)性】【例2】如圖所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速的速度行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光，列車上的觀測(cè)者測(cè)得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()A．同時(shí)被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．無法判斷【變式2-1】如圖所示，在地面上M點(diǎn)固定一光源，在離光源等距的A、B兩點(diǎn)上固定有兩個(gè)光接收器，今使光源發(fā)出一閃光，問：(1)在地面參考系中觀測(cè)，誰先接收到光信號(hào)？(2)在沿AB方向高速運(yùn)動(dòng)的火車參考系中觀測(cè)，誰先接收到光信號(hào)？【變式2-2】如圖所示，一同學(xué)在教室上課，教室的長(zhǎng)度為9m，教室中間位置有一光源。有一飛行器從前向后高速通過教室外側(cè)，已知光速為c、飛行器中的飛行員認(rèn)為（）A．教室中的時(shí)鐘變快B．教室的長(zhǎng)度大于9mC．從光源發(fā)出的光先到達(dá)教室后壁D．光源發(fā)出的光，向后的速度小于c【變式2-3】如圖所示，一列火車以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)。如果地面上的人測(cè)得某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁后壁，那么按照火車上人的測(cè)量，閃光（

）A．先到達(dá)前壁B．先到達(dá)后壁C．同時(shí)到達(dá)前后壁D．無法確定【題型3時(shí)間延緩效應(yīng)】【例3】長(zhǎng)度測(cè)量與被測(cè)物體相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，一艘宇宙飛船的船身長(zhǎng)度為l0＝90m，相對(duì)地面以v＝0.8c的速度在一觀測(cè)站的上空飛過。(光速c＝3.0×108m/s)(1)觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？(2)宇航員測(cè)得船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？【變式3-1】(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有()A．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快D．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢【變式3-2】下列說法正確的是()A．全息照片的拍攝利用了光的衍射原理B．只有發(fā)生共振時(shí)，受迫振動(dòng)的頻率才等于驅(qū)動(dòng)力頻率C．高速飛離地球的飛船中的宇航員認(rèn)為地球上的時(shí)鐘變慢D．鳴笛汽車駛近路人的過程中，路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比減小【變式3-3】有兩個(gè)慣性參考系1和2，彼此相對(duì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，下列敘述正確的是()A．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變慢了B．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變快了C．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變快了D．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變慢了【題型4長(zhǎng)度收縮效應(yīng)】【例4】一艘太空飛船靜止時(shí)的長(zhǎng)度為30m，它以0.6c(c為光速)的速度沿長(zhǎng)度方向飛行越過地球，下列說法正確的是()A．飛船上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度小于30mB．地球上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度小于30mC．飛船上的觀測(cè)者測(cè)得地球上發(fā)來的光信號(hào)速度小于cD．地球上的觀測(cè)者測(cè)得飛船上發(fā)來的光信號(hào)速度小于c【變式4-1】[多選]下列說法中正確的是()A．地面附近有一高速水平飛過的火箭，地面上的人觀察到“火箭長(zhǎng)度”要比火箭上的人觀察到的短一些B．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以減弱反射光的強(qiáng)度C．在同種均勻介質(zhì)中傳播的聲波，頻率越高，波長(zhǎng)也越長(zhǎng)D．玻璃內(nèi)氣泡看起來特別明亮，是因?yàn)楣饩€從氣泡中射出的原因【變式4-2】如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上的人測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則飛船A上的人測(cè)得兩飛船間的距離__________(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，飛船A上的人測(cè)得該信號(hào)的速度為__________________。【變式4-3】慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的正方形(如圖A所示)．從相對(duì)S系沿x方向以接近光速的速度勻速飛行的飛行器上測(cè)得此正方形的圖形是()【題型5質(zhì)量問題】【例5】（多選）在狹義相對(duì)論中，下列說法正確的是（）A．一切運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于觀察者的速度都不能大于真空中的光速B．質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果都是隨物體與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變的C．慣性系中的觀察者，觀察一個(gè)與他做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘時(shí)，會(huì)看到這個(gè)時(shí)鐘比與他相對(duì)靜止的相同的時(shí)鐘走得慢些D．大型粒子加速器能夠?qū)щ娏Ｗ蛹铀僦凉馑俚?9.9%，如果繼續(xù)加速，粒子的速度將超過光速【變式5-1】（多選）對(duì)于公式m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))，下列說法中正確的是()A．公式中的m0是物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量B．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度v>0時(shí)，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學(xué)不再適用C．當(dāng)物體以較小的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化十分微小，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用，只有當(dāng)物體以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學(xué)僅適用于低速運(yùn)動(dòng)，而不適用于高速運(yùn)動(dòng)D．通常由于物體的速度太小，質(zhì)量的變化不能引起我們的感覺，在分析地球上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，不必考慮質(zhì)量變化【變式5-2】（多選）下列說法中正確的是()A．根據(jù)牛頓萬有引力定律，當(dāng)星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，星球表面上物體所受的引力將變?yōu)樵瓉淼?倍B．按照廣義相對(duì)論，當(dāng)星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，星球表面上物體所受的引力將大于原來的4倍C．當(dāng)天體的實(shí)際半徑遠(yuǎn)大于引力半徑時(shí)，根據(jù)愛因斯坦的引力理論和牛頓理論計(jì)算出的力差別很大D．當(dāng)天體的實(shí)際半徑接近引力半徑時(shí)，根據(jù)愛因斯坦的引力理論和牛頓理論計(jì)算出的力相等【變式5-3】（多選）在狹義相對(duì)論中，下列說法正確的是（）A．一切運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于觀察者的速度都不能大于真空中的光速B．質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果都是隨物體與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變的C．慣性系中的觀察者，觀察一個(gè)與他做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘時(shí)，會(huì)看到這個(gè)時(shí)鐘比與他相對(duì)靜止的相同的時(shí)鐘走得慢些D．大型粒子加速器能夠?qū)щ娏Ｗ蛹铀僦凉馑俚?9.9%，如果繼續(xù)加速，粒子的速度將超過光速【題型6綜合問題】【例6】如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個(gè)閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長(zhǎng)度為10m。在平行于教室高速運(yùn)動(dòng)的太空飛船上的觀察者（）A．測(cè)得照到前壁的光速度小于c B．觀測(cè)到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室快C．測(cè)得教室的長(zhǎng)度大于10m D．觀察到光先到達(dá)后壁【變式6-1】π＋介子是一不穩(wěn)定粒子，平均壽命是2.60×10－8s(在它自己參考系中測(cè)得)．(1)如果此粒子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室以0.8c的速度運(yùn)動(dòng)，那么在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系中測(cè)量的π＋介子壽命多長(zhǎng)？(2)π＋介子在衰變前運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)距離？【變式6-2】2021年10月5日，三位科學(xué)家因?yàn)樗麄兞⒂诳茖W(xué)前沿探索世間奧秘，而共享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。物理學(xué)史上許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程，關(guān)于相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性，下列說法正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)能夠說明微觀粒子的規(guī)律性，仍能適用于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問題B．相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了經(jīng)典力學(xué)，表示經(jīng)典力學(xué)已失去意義C．經(jīng)典力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律只是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)D．經(jīng)典力學(xué)在現(xiàn)代廣泛應(yīng)用，它的正確性無可懷疑，仍是普遍適用的【變式6-3】如圖所示，地面上A、B兩處的中點(diǎn)處有一點(diǎn)光源S，甲觀察者站在光源旁，乙觀察者乘坐速度為v（接近光速）的火箭沿方向飛行，兩觀察者身邊各有一個(gè)事先在地面校準(zhǔn)了的相同的時(shí)鐘，下列對(duì)相關(guān)現(xiàn)象的描述中，正確的是（）A．甲測(cè)得的光速為c，乙測(cè)得的光速為B．甲認(rèn)為飛船中的鐘變慢了，乙認(rèn)為甲身邊的鐘變快了C．甲測(cè)得的間的距離小于乙測(cè)得的間的距離D.當(dāng)光源S發(fā)生一次閃光后，甲認(rèn)為A、B兩處同時(shí)接收到閃光，乙則認(rèn)為B先接收到閃光【題型7牛頓力學(xué)的局限性】【例7】下列說法正確的是(

)A.洗衣機(jī)脫水利用了水的重力

B.玻璃棒和絲綢摩擦后玻璃棒帶負(fù)電荷

C.物體在接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，仍然遵從牛頓運(yùn)動(dòng)定律

D.避雷針是利用尖端放電將空氣中的電荷中和使建筑物避免雷擊【變式7-1】下列說法中正確的是(

)A.在中子星表面的強(qiáng)引力作用下，經(jīng)典力學(xué)仍舊適用

B.經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；適用于微觀世界，不適用于宏觀世界

C.功是矢量，既有大小又有方向

D.正功表示做功的力為動(dòng)力，負(fù)功表示做功的力為阻力【變式7-2】經(jīng)典力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)，這里的“高速”是指()A．聲音在空氣中的傳播速度B．第一宇宙速度C．高鐵列車允許行駛的最大速度D．接近真空中光的傳播速度【變式7-3】（多選）如圖甲，質(zhì)子束被加速到接近光速；如圖2乙，中子星是質(zhì)量、密度非常大的星體，下列說法正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B．經(jīng)典力學(xué)不適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律C．經(jīng)典力學(xué)適用于中子星的引力規(guī)律D．經(jīng)典力學(xué)不適用于中子星的引力規(guī)律

參考答案【題型1光速不變?cè)怼俊纠?】關(guān)于狹義相對(duì)論的說法，不正確的是()A．狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．狹義相對(duì)論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)C．狹義相對(duì)論只涉及無加速運(yùn)動(dòng)的慣性系D．狹義相對(duì)論任何情況下都適用答案D解析狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，選項(xiàng)A正確；狹義相對(duì)論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不變?cè)?，與光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，選項(xiàng)B正確；狹義相對(duì)論只涉及無加速運(yùn)動(dòng)的慣性系，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．【變式1-1】（多選）設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上打開一個(gè)光源，則下列說法正確的是()A．飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5cB．飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5cC．在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的觀察者看到這一光速是cD．在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c答案：CD【變式1-2】如圖所示，考慮幾個(gè)問題：(1)如圖所示，參考系O′相對(duì)于參考系O靜止時(shí)，人看到的光速應(yīng)是多少？(2)參考系O′相對(duì)于參考系O以速度v向右運(yùn)動(dòng)，人看到的光速應(yīng)是多少？(3)參考系O相對(duì)于參考系O′以速度v向左運(yùn)動(dòng)，人看到的光速又是多少？解析根據(jù)狹義相對(duì)論的一個(gè)基本假設(shè)：光速不變?cè)?，可知光速是不變的，都?yīng)是c.答案(1)c(2)c(3)c【變式1-3】如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為()A．0.4cB．0.5cC．0.9cD．c答案：D【題型2同時(shí)的相對(duì)性】【例2】如圖所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速的速度行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光，列車上的觀測(cè)者測(cè)得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()A．同時(shí)被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．無法判斷答案C解析列車上的觀測(cè)者看到的是由B發(fā)出后經(jīng)過A和C反射的光，由于列車在這段時(shí)間內(nèi)向C運(yùn)動(dòng)靠近C，而遠(yuǎn)離A，所以C的反射光先到達(dá)列車上的觀測(cè)者，看到C先被照亮，故只有C正確．【變式2-1】如圖所示，在地面上M點(diǎn)固定一光源，在離光源等距的A、B兩點(diǎn)上固定有兩個(gè)光接收器，今使光源發(fā)出一閃光，問：(1)在地面參考系中觀測(cè)，誰先接收到光信號(hào)？(2)在沿AB方向高速運(yùn)動(dòng)的火車參考系中觀測(cè)，誰先接收到光信號(hào)？解：(1)因光源離A、B兩點(diǎn)等距，光向A、B兩點(diǎn)傳播速度相等，所以光到達(dá)A、B兩點(diǎn)所需要的時(shí)間相等。即在地面參考系中觀測(cè)，兩接收器同時(shí)接收到光信號(hào)。(2)對(duì)于火車參考系來說，光源和A、B兩接收器都沿BA方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)光源發(fā)出的光向A、B傳播時(shí)，A和B都沿著BA方向運(yùn)動(dòng)了一段距離到達(dá)A′和B′，如圖所示，所以光到達(dá)A′的距離更長(zhǎng)，到達(dá)B′的距離更短，即在火車參考系中觀測(cè)，B比A先接收到光信號(hào)?！咀兪?-2】如圖所示，一同學(xué)在教室上課，教室的長(zhǎng)度為9m，教室中間位置有一光源。有一飛行器從前向后高速通過教室外側(cè)，已知光速為c、飛行器中的飛行員認(rèn)為（）A．教室中的時(shí)鐘變快B．教室的長(zhǎng)度大于9mC．從光源發(fā)出的光先到達(dá)教室后壁D．光源發(fā)出的光，向后的速度小于c答案：C【變式2-3】如圖所示，一列火車以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)。如果地面上的人測(cè)得某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁后壁，那么按照火車上人的測(cè)量，閃光（

）A．先到達(dá)前壁B．先到達(dá)后壁C．同時(shí)到達(dá)前后壁D．無法確定【答案】A【解析】地面上的人以地面為參考系，光向前向后傳播的速度相等，某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁和后壁，向前傳播的路程與向后傳播的路程相同，由于火車向前運(yùn)動(dòng)，所以點(diǎn)光源的到火車的前面的距離小；車廂中的人認(rèn)為，車廂是個(gè)慣性系，光向前向后傳播的速度相等，點(diǎn)光源到火車前面的距離小，閃光先到達(dá)前壁。BCD錯(cuò)誤；A正確?！绢}型3時(shí)間延緩效應(yīng)】【例3】長(zhǎng)度測(cè)量與被測(cè)物體相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，一艘宇宙飛船的船身長(zhǎng)度為l0＝90m，相對(duì)地面以v＝0.8c的速度在一觀測(cè)站的上空飛過。(光速c＝3.0×108m/s)(1)觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？(2)宇航員測(cè)得船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？解：(1)觀測(cè)站測(cè)得船身的長(zhǎng)度為l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)＝54m，通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔為Δt＝eq\f(l,v)＝eq\f(54m,0.8c)＝2.25×10－7s(2)宇航員測(cè)得飛船船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔為Δt′＝eq\f(l0,v)＝eq\f(90m,0.8c)＝3.75×10－7【變式3-1】(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有()A．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快D．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢解析：選AC相對(duì)論告訴我們，運(yùn)動(dòng)的鐘會(huì)變慢，由于飛船上的人相對(duì)飛船上的鐘是靜止的，而觀測(cè)到地球上的鐘是高速運(yùn)動(dòng)的，因此飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘相對(duì)于地球上的鐘快，A正確，B錯(cuò)誤；同樣，地球上的人觀測(cè)到飛船上的鐘是高速運(yùn)動(dòng)的，因此地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘比飛船上的鐘快，C正確，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】下列說法正確的是()A．全息照片的拍攝利用了光的衍射原理B．只有發(fā)生共振時(shí)，受迫振動(dòng)的頻率才等于驅(qū)動(dòng)力頻率C．高速飛離地球的飛船中的宇航員認(rèn)為地球上的時(shí)鐘變慢D．鳴笛汽車駛近路人的過程中，路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比減小解析：選C全息照相利用了激光的頻率單一，相干性好的特點(diǎn)，利用了光的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)發(fā)生共振，故B錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦相對(duì)論可知，時(shí)間間隔的相對(duì)性：t＝eq\f(t0,\r(1－\f(v2,c2)))，可知高速飛離地球的飛船中的宇航員認(rèn)為地球上的時(shí)鐘變慢，故C正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，鳴笛汽車駛近路人的過程中，路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比增大，故D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】有兩個(gè)慣性參考系1和2，彼此相對(duì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，下列敘述正確的是()A．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變慢了B．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變快了C．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變快了D．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變慢了答案：D【題型4長(zhǎng)度收縮效應(yīng)】【例4】一艘太空飛船靜止時(shí)的長(zhǎng)度為30m，它以0.6c(c為光速)的速度沿長(zhǎng)度方向飛行越過地球，下列說法正確的是()A．飛船上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度小于30mB．地球上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度小于30mC．飛船上的觀測(cè)者測(cè)得地球上發(fā)來的光信號(hào)速度小于cD．地球上的觀測(cè)者測(cè)得飛船上發(fā)來的光信號(hào)速度小于c解析：選B飛船上的觀測(cè)者相對(duì)飛船靜止，測(cè)得飛船的長(zhǎng)度為飛船靜止時(shí)的長(zhǎng)度l0＝30m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；地球上的觀測(cè)者與飛船有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，測(cè)得飛船的長(zhǎng)度l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.6c,c)))2)＜l0，故應(yīng)小于30m，選項(xiàng)B正確；狹義相對(duì)論的一個(gè)基本假設(shè)是光速不變?cè)恚达w船上和地球上的觀測(cè)者測(cè)得的光信號(hào)速度都等于c，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】[多選]下列說法中正確的是()A．地面附近有一高速水平飛過的火箭，地面上的人觀察到“火箭長(zhǎng)度”要比火箭上的人觀察到的短一些B．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以減弱反射光的強(qiáng)度C．在同種均勻介質(zhì)中傳播的聲波，頻率越高，波長(zhǎng)也越長(zhǎng)D．玻璃內(nèi)氣泡看起來特別明亮，是因?yàn)楣饩€從氣泡中射出的原因解析：選AB根據(jù)相對(duì)論可知，地面附近高速水平飛過的火箭，地面上的人觀察到的火箭長(zhǎng)度比火箭上的人觀察到的要短一些，故A正確；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射的光的強(qiáng)度，故B正確；在同種均勻介質(zhì)中傳播的聲波，波速一定，根據(jù)公式v＝λf可得，頻率越高，波長(zhǎng)越短，C錯(cuò)誤；玻璃中的氣泡看起來特別明亮是因?yàn)楣鈴牟Ａ湎驓馀輹r(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上的人測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則飛船A上的人測(cè)得兩飛船間的距離__________(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，飛船A上的人測(cè)得該信號(hào)的速度為__________________。答案大于c(或光速)解析狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理之一就是光速不變?cè)?，因此飛船A上的人測(cè)得信號(hào)的速度仍等于c(或光速)，以地面為參考系，在運(yùn)動(dòng)方向有尺縮效應(yīng)現(xiàn)象，而B相對(duì)A是靜止的，沒有尺縮效應(yīng)現(xiàn)象，則飛船A上的人測(cè)得兩飛船距離應(yīng)大于L?！咀兪?-3】慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的正方形(如圖A所示)．從相對(duì)S系沿x方向以接近光速的速度勻速飛行的飛行器上測(cè)得此正方形的圖形是()答案C解析根據(jù)相對(duì)性原理，當(dāng)正方形沿x方向以接近光速的速度勻速飛行時(shí)，在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，而在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上則不會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，故C正確．【題型5質(zhì)量問題】【例5】（多選）在狹義相對(duì)論中，下列說法正確的是（）A．一切運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于觀察者的速度都不能大于真空中的光速B．質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果都是隨物體與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變的C．慣性系中的觀察者，觀察一個(gè)與他做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘時(shí)，會(huì)看到這個(gè)時(shí)鐘比與他相對(duì)靜止的相同的時(shí)鐘走得慢些D．大型粒子加速器能夠?qū)щ娏Ｗ蛹铀僦凉馑俚?9.9%，如果繼續(xù)加速，粒子的速度將超過光速答案：ABC【變式5-1】（多選）對(duì)于公式m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))，下列說法中正確的是()A．公式中的m0是物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量B．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度v>0時(shí)，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學(xué)不再適用C．當(dāng)物體以較小的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化十分微小，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用，只有當(dāng)物體以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學(xué)僅適用于低速運(yùn)動(dòng)，而不適用于高速運(yùn)動(dòng)D．通常由于物體的速度太小，質(zhì)量的變化不能引起我們的感覺，在分析地球上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，不必考慮質(zhì)量變化答案CD解析公式中的m0是物體的靜止時(shí)的質(zhì)量，在v遠(yuǎn)小于光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)依然成立，故A、B錯(cuò)，C、D對(duì)．【變式5-2】（多選）下列說法中正確的是()A．根據(jù)牛頓萬有引力定律，當(dāng)星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，星球表面上物體所受的引力將變?yōu)樵瓉淼?倍B．按照廣義相對(duì)論，當(dāng)星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，星球表面上物體所受的引力將大于原來的4倍C．當(dāng)天體的實(shí)際半徑遠(yuǎn)大于引力半徑時(shí)，根據(jù)愛因斯坦的引力理論和牛頓理論計(jì)算出的力差別很大D．當(dāng)天體的實(shí)際半徑接近引力半徑時(shí)，根據(jù)愛因斯坦的引力理論和牛頓理論計(jì)算出的力相等答案：AB解析：愛因斯坦引力理論表明，當(dāng)星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，星球表面上物體所受的引力將大于原來的4倍．天體半徑越小，根據(jù)愛因斯坦引力理論和牛頓理論計(jì)算出的力的差別越大．【變式5-3】（多選）在狹義相對(duì)論中，下列說法正確的是（）A．一切運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于觀察者的速度都不能大于真空中的光速B．質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果都是隨物體與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變的C．慣性系中的觀察者，觀察一個(gè)與他做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘時(shí)，會(huì)看到這個(gè)時(shí)鐘比與他相對(duì)靜止的相同的時(shí)鐘走得慢些D．大型粒子加速器能夠?qū)щ娏Ｗ蛹铀僦凉馑俚?9.9%，如果繼續(xù)加速，粒子的速度將超過光速【答案】ABC【解析】根據(jù)狹義相對(duì)論的速度變換公式可知，光速是物體的極限速度，一切運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于觀察者的速度都不能大于真空中的光速，選項(xiàng)A正確；由質(zhì)量相對(duì)性、長(zhǎng)度相對(duì)性和時(shí)間間隔的相對(duì)性可知，質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的測(cè)量結(jié)果都是隨物體與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變的，例如在慣性系中的觀察者，觀察一個(gè)與他做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘時(shí)，會(huì)看到這個(gè)時(shí)鐘比與他相對(duì)靜止的相同的時(shí)鐘走得慢些，選項(xiàng)B、C均正確；光速為極限速度，任何速度都不能超過真空中的光速，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選ABC?！绢}型6綜合問題】【例6】如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個(gè)閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長(zhǎng)度為10m。在平行于教室高速運(yùn)動(dòng)的太空飛船上的觀察者（）A．測(cè)得照到前壁的光速度小于c B．觀測(cè)到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室快C．測(cè)得教室的長(zhǎng)度大于10m D．觀察到光先到達(dá)后壁【答案】B【解析】根據(jù)光速不變?cè)恚瑴y(cè)得照到前壁的光速等于c，觀察到光同時(shí)到達(dá)前壁和后壁，A錯(cuò)誤；根據(jù)相對(duì)論原理，測(cè)得教室的長(zhǎng)度小于10m，C錯(cuò)誤；根據(jù)相對(duì)論原理，觀測(cè)到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室快，B正確?！咀兪?-1】π＋介子是一不穩(wěn)定粒子，平均壽命是2.60×10－8s(在它自己參考系中測(cè)得)．(1)如果此粒子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室以0.8c的速度運(yùn)動(dòng)，那么在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系中測(cè)量的π＋介子壽命多長(zhǎng)？(2)π＋介子在衰變前運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)距離？答案：(1)4.3×10－8s(2)10.32m【解析】(1)π＋介子在實(shí)驗(yàn)室中的壽命為＝s＝4.3×10－8s.(2)該粒子在衰變前運(yùn)動(dòng)的距離s＝v·Δt＝0.8×3×108×4.3×10－8m＝10.32m.【變式6-2】2021年10月5日，三位科學(xué)家因?yàn)樗麄兞⒂诳茖W(xué)前沿探索世間奧秘，而共享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。物理學(xué)史上許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程，關(guān)于相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性，下列說法正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)能夠說明微觀粒子的規(guī)律性，仍能適用于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問題B．相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了經(jīng)典力學(xué)，表示經(jīng)典力學(xué)已失去意義C．經(jīng)典力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律只是經(jīng)典