牛顿力学中运动的相对性狭义相对论的两个基本假设(25分钟50分)选择题(本题共7小题,1～5题每题4分,6、7题每题5分,共30分)1.一艘大船在平静的大洋中匀速行驶,一个人在其密闭的船舱内沿各个不同的方向做立定跳远实验,并想由此来判断船行的方向。假设他每次做的功相同,下列说法正确的是()A.如果向东跳得最远,则船向东行驶B.如果向东跳的最近,则船向东行驶C.他向各个方向跳的最大距离相同,但不能由此判断船行方向D.他向各个方向跳的最大距离不同,但不能由此判断船行方向【解析】选C。根据伽利略的相对性原理可知,在不同的惯性系中,一切物理规律都是相同的,所以这个人不能判断船行方向;根据功能关系,可以判断他向各个方向跳的最大距离相同,故C正确。2.(多选)某地发生洪涝灾害,灾情紧急,特派一飞机前往,飞机在某高度做匀速直线运动,投放一包救急品,灾民看到物品做曲线运动,飞行员看到物品做自由落体运动,物品刚好落到灾民救济处,根据经典时空观,则下列说法正确的是()A.飞机为非惯性参考系B.飞机为惯性参考系C.灾民为非惯性参考系D.灾民为惯性参考系【解析】选B、D。物品投放后,仅受重力作用,飞行员看到物品是做初速度为零的自由落体运动,符合牛顿运动定律,故飞机为惯性参考系,B对;而地面上的人员看到物品做初速度不为零的抛体运动,也符合牛顿运动定律,D也对。3.下列说法中正确的是()A.相对性原理能简单而自然地解释电磁学的问题B.在真空中,若物体以速度v背离光源运动,则光相对物体的速度为c-vC.在真空中,若光源向着观察者以速度v运动,则光相对于观察者的速度为c+vD.迈克耳孙-莫雷实验得出的结果是:不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的【解析】选D。相对性原理简单而自然,但在电磁学的领域里,涉及相对哪个参考系才成立的问题,故选项A错误;根据狭义相对论的光速不变原理知,选项B、C错误,D正确。4.如图所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶,当铁塔B发出一个闪光,列车上的观察者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A.同时被照亮B.A先被照亮C.C先被照亮D.无法判断【解析】选C。列车上的观察者看到的是由B发出后经过A和C反射的光,由于列车在这段时间内靠近C,而远离A,所以C的反射光先到达列车,所以列车上的观察者看到C先被照亮,故只有C正确。5.下列几种说法:(1)所有惯性系统对物理基本规律都是等价的。(2)在真空中,光的速度与光的频率、光源的运动状态无关。(3)在任何惯性系中,光在真空中沿任何方向的传播速度都相同。关于上述说法()A.只有(1)(2)是正确的B.只有(1)(3)是正确的C.只有(2)(3)是正确的D.三种说法都是正确的【解析】选D。狭义相对论认为:物体所具有的一些物理量可以因所选参考系的不同而不同,但它们在不同的参考系中所遵从的物理规律却是相同的,即(1)是正确的;光速不变原理认为:在不同的惯性参考系中,一切物理定律都是相同的,即光在真空中沿任何方向的传播速度都是相同的,(2)(3)的说法也正确。6.(多选)根据经典力学的相对性原理,下列结论正确的是()A.任何力学规律在惯性系中都是相同的B.同一力学规律在不同的惯性系中可能不同C.在一个惯性参考系里不能用力学实验判断该参考系是否在匀速运动D.在一个惯性参考系里可以用力学实验判断该参考系是否在匀速运动【解析】选A、C。经典力学的相对性原理是力学规律在任何惯性系中都是相同的,故A、C正确,B、D错误。7.(多选)下列说法正确的是()A.时间和空间之间没有任何联系B.时间和空间是绝对的C.时间和空间是紧密联系、不可分割的D.所有惯性系中物理规律都是等价的【解析】选C、D。根据狭义相对论的观点,时间和空间都不是绝对的,都是相对的,时间和空间不能割裂,是紧密联系的。所以选项A、B错误,选项C正确。根据相对论的观点,在不同的惯性系中,一切物理规律都是相同的,且在一切惯性系中,光在真空中的传播速度都相等,D正确。8.(7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个