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2019-2020年高考物理 66相對論初步精解分析 高頻考點：相對論的兩個基本假設(shè)、三個推論、三個公式 動態(tài)發(fā)布：xx北京理綜第13題、xx年江蘇高考卷第12題B、xx江蘇物理第12題B、xx江蘇物理第12題B、xx年海南高考物理第18題 命題規(guī)律：狹義相對論是新課標(biāo)增加內(nèi)容，高考要求I級要求，屬于了解知道層次。對于狹義相對論要知道兩個基本假設(shè)、理解三個推論、了解三個公式。相對論是近代物理的重要部分，高考對相對論的考查一般難度不大。 命題分析 考查方式一 定性考查相對論的兩個基本假設(shè) 【命題分析】狹義相對論的兩個假設(shè)是：狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；即物理規(guī)律(包括力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等)的數(shù)學(xué)形式與參考系的選擇無關(guān)。光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動和觀察者的運(yùn)動無關(guān)。高考定性考查相對論的兩個基本假設(shè)，難度中等或偏易。 【典例1】（xx北京理綜第13題）屬于狹義相對論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中， A.真空中光速不變 B.時間間隔具有相對性 C.物體的質(zhì)量不變 D.物體的能量與質(zhì)量成正比 【解析】狹義相對性的基本假設(shè)是：一切物理規(guī)律在不同的慣性參考系中都是相同的，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，所以選項A正確。 【答案】A 【點評】時間間隔具有相對性是狹義相對論的推論，物體的能量與質(zhì)量成正比是相對論的質(zhì)能方程得出的結(jié)論，不屬于狹義相對論基本假設(shè)。 【典例2】（xx年江蘇高考卷第12題B）如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)乘電梯速度為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0.5 c，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為 。（填寫選項前的字母） A．0.4c B．0.5c C．0.9c 　D．1.0c 【解析】根據(jù)愛因斯坦狹義相對性的假設(shè)，真空中的光速在不同的慣性參考系都是相同的，運(yùn)動的時鐘比靜止的時鐘走得慢，即所謂的鐘慢效應(yīng)。而且，運(yùn)動速度v越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了。狹義相對論的三個推論說明空間和時間與物質(zhì)的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。高考對狹義相對論的三個推論的理解的考查難度中等。 【典例3】(1)（xx江蘇物理第12題B）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方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是 (A)同時被照亮 (B)A先被照亮 (C)C先被照亮 (D)無法判斷 【解析】：火車上的觀察者以火車為參考系，那么三座鐵塔A、B和C均沿CA方向運(yùn)動。當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個閃光，向AC傳播過程中，A是遠(yuǎn)離光線運(yùn)動，C是向著光線運(yùn)動，所以火車上的觀察者看到光線先傳播到C，即C先被照亮，選項C正確。 【答案】C 【點評】此題考查同時的相對性，意在考查考生的理解能力。 【典例4】（xx年江蘇高考卷第12題B）慣性系S中有一邊長為l的正方形（如圖A所示），從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是 x y O l l A x y O l l B x y O l l C x y O l l D ． 【解析】由相對論的尺縮效應(yīng)可知，沿運(yùn)動方向上的邊長變短，垂直運(yùn)動方向的邊長不變， C圖象正確。 【答案】C 【點評】運(yùn)動物體的速度越大，沿運(yùn)動方向上的邊長變短越多。 考查方式三 考查狹義相對論的三個公式 【命題分析】狹義相對論的三個公式是：相對論速度變換公式：某慣性系相對地面的速度為v，該慣性系中物體以速度u’沿慣性系速度v的方向相對慣性系運(yùn)動，那么物體相對地面的速度為u，u＝。如果慣性系中的物體運(yùn)動方向與慣性系運(yùn)動方向相同，u’取正值；如果慣性系中的物體運(yùn)動方向與慣性系運(yùn)動方向相反，u’取負(fù)值。相對論質(zhì)量：設(shè)物體靜止時質(zhì)量為m0，物體以速度v運(yùn)動時質(zhì)量為m，則m＝。微觀粒子的速度很高，它的質(zhì)量明顯的大于靜止質(zhì)量．質(zhì)能方程：E=mc2。質(zhì)能方程揭示了物體的質(zhì)量與能量的對應(yīng)關(guān)系，物體的能量與質(zhì)量成正比，由質(zhì)能方程可推出能量變化與質(zhì)量變化之間的關(guān)系：△E=△mc2，此式常用于計算核反應(yīng)過程中由于質(zhì)量虧損釋放的能量。物體運(yùn)動時的能量E和靜止時的能量E0之差就是物體的動能Ek，Ek＝E-E0=c2- m0c2=m0v2。高考對狹義相對論的三個公式的考查難度中等。 【典例5】（xx年海南高考物理第18題）設(shè)宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍．則粒子運(yùn)動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的 倍，粒子運(yùn)動速度是光速的 倍。 【解析】設(shè)宇宙射線粒子靜止質(zhì)量為m0，運(yùn)動時的質(zhì)量為m，粒子以速度v運(yùn)動時的能量E=mc2，靜止時的能量為E0=m0c2，依題意E=kE0，故m=km0，即粒子運(yùn)動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的k倍；由m= 和m=km0，解得 。即粒子運(yùn)動速度是光