第六章　相对论
1　牛顿力学中运动的相对性
2　狭义相对论的两个基本假设


(时间：60分钟)
知识点
基础
中档
稍难

伽利略相对性原理
1、2



经典时空观
3、4、5、6



伽利略速度变换
7、8



狭义相对论的两个基本假设
9、10、11
12


综合提升
13、14






知识点一　伽利略相对性原理
1．如果牛顿运动定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中
(　　)．
A．牛顿运动定律也成立
B．牛顿运动定律不能成立
C．参考系B也是惯性参考系
D．A和B两个参考系中，一切力学规律都是相同的
解析　由于牛顿运动定律在参考系A中成立，因此A为惯性参考系，而B相对于A做匀速直线运动，所以B也为惯性参考系．根据伽利略的相对性原理，一切力学规律在不同的惯性参考系中都是相同的，故选项A、C、D正确，B错误．
答案　ACD
2．从高空同时自由下落的A、B两个小球，以下说法正确的有
(　　)．
A．以地面为参考系，小球A、B都是做自由落体运动，所以地面为惯性系
B．以小球A为参考系，小球B相对静止，所以此时小球A为惯性系
C．以小球B为参考系，小球A相对静止，所以此时小球B为非惯性系
D．不管以谁为参考系，参考系都是惯性系
解析　以地面为参考系，小球A、B仅受重力作用，做自由落体运动，符合牛顿运动定律，所以地面为惯性系，A对；以任一小球为参考系，小球A、B也仅受重力作用，但物体却相对静止，不符合牛顿运动定律，故此时小球为非惯性系，B、D错，C对．
答案　AC
知识点二　经典时空观
3．在经典的时空观中，下列说法错误的是
(　　)．
A．空间是恒定不变的
B．时间是恒定不变的
C．任何参考系中测量同一个物体的长度是相同的
D．任何观察者测量同一个事件的时间是相同的
解析　时间是变化的，在经典时空观中时间是均匀地与任何外界事物无关地流逝着，故B错．
答案　B
4．以下说法符合经典力学时空观的是
(　　)．
A．同时是绝对的          B．时间间隔是绝对的
C．空间距离是绝对的          D．物体质量是恒定不变的
解析　按照经典力学的观点时间跟观察者无关，它是均匀流逝的，而且时间间隔也是绝对的，物体的质量不随物体的运动而发生变化．
答案　ABCD
5．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是
(　　)．
A．适用于宏观低速运动的物体
B．适用于微观物体
C．适用于高速运动的物体
D．以上说法都不对
解析　由经典力学的局限性知，牛顿运动定律不适用接近光速和微观物体；适用于低速运动的宏观物体．
答案　A
6．A、B两火箭沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA>vB，在火箭上的人以经典的时空观观察结果正确的是
(　　)．
A．A火箭上的人观察到足球场的长度比B火箭上的人观察到的大
B．A火箭上的人观察到足球场的长度比B火箭上的人观察到的小
C．两火箭上的人观察到足球场的长度相同
D．两火箭上的人观察到足球场的宽度相同
解析　据经典的时空观，空间是绝对的与外界任何物体无关，而且永远是相同的和不动的，故C、D选项正确．
答案　CD
知识点三　伽利略速度变换
7．在2010年7月我国东海鱼雷快艇的实弹演习中，快艇的速度为u，在沿快艇前进的方向上发射的相对于快艇的速度为v的鱼雷相对于陆地的速度为
(　　)．
A．u＋v                  B．u－v
C．u                  D．v
解析　根据伽利略速度变换公式知V＝u＋v，A选项正确．
答案　A
8．在700 m/s超音速水平飞行的飞机上，以2 000 m/s发射的炮弹，相对于地面的速度是多少？
解析　由速度变换公式v＝u＋v′得
炮弹相对地面的速度v＝u＋v′＝700 m/s＋2 000 m/s＝2 700 m/s.
答案　2 700 m/s
知识点四　狭义相对论的两个基本假设
9．如图6-1、2-3所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光飞行的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为
(　　)．


图6-1、2-3
A．c＋v　c－v          B．c－v　c＋v
C．c　c          D．无法确定
解析　根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确．
答案　C
10．关于电磁波，下列说法正确的是
(　　)．
A．电磁波与机械波一样都有衍射、干涉现象，所以它们没有本质的区别
B．在一个与光速方向相对运动速度为u的参考系中，电磁波的传播速度为c＋u或c－u
C．电磁场是独立的实体，不依附在任何载体中
D．伽利略相对性原理包括电磁波规律和一切其他物理规律
解析　电磁波是振荡的电磁场交替的相互激发，由近及远而形成的，它不需介质，而机械波是机械振动在介质中的传播，它们都具有波的一切特性但有本质的区别，所以C正确、A错；由光速不变原理知B错；伽利略相对性原理只指力学规律不包括电磁波，故D错．
答案　C
11．设某人在速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是
(　　)．
A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c
C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c
解析　根据狭义相对论的两个基本假设之一：光速不变原理可知，观察者在地面上，飞船中观测光的速度均为c，故C、D正确，A、B错误．
答案　CD
12．判断下面说法中正确的是
(　　)．
A．在以c竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大
B．在以c竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小
C．在以c竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c
D．在以c竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c
解析　根据狭义相对论的基本假设—光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是相同的，因此C、D正确，A、B错误．
答案　CD


13．随着我国经济的高速发展，我国的铁路、公路、航空、航海的运输和交通也高速的发展，高速铁路已达2 319 km，京沪高铁已将建成，京津高铁在2008年8月已经运行，动车组可达350 km/h的速度飞快前进，北京至天津从地面上测量为148 km，地面上的人测量动车组从北京到天津的时间为28 min，那么从高速列车上测量，从北京到天津运行的路程为________km，运行的时间为________min.
解析　根据本题经典的时空观可知，时间和空间与任何外界事物无关，所以路程仍为148 km，运行时间仍为28 min.
答案　148　28
14．(1)如图6-1、2-4所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？


图6-1、2-4
(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？
(3)参考系O′相对于参考系O以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？
解析　根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c.
答案　(1)(2)(3)三种情况光速都是c.