相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性-人教版高中物理必修練習(xí)

5.相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性一、單選題1．在物理理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)。下列關(guān)于科學(xué)家和物理規(guī)律說法正確的是（）A．牛頓的萬有引力定律適用于任何兩個(gè)物體之間B．牛頓通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬有引力常量，證實(shí)了萬有引力定律的存在C．相對(duì)論時(shí)間空觀表明牛頓力學(xué)已不再適用D．開普勒發(fā)現(xiàn)了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2．美國科學(xué)家2016年2月11日宣布，他們探測(cè)到引力波的存在。引力波是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證愛因斯坦相對(duì)論的最后一塊缺失的“拼圖”，相對(duì)論在一定范圍內(nèi)彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)的局限性。關(guān)于經(jīng)典力學(xué)，下列說法正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)完全適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)B．經(jīng)典力學(xué)取得了巨大成就，是普遍適用的C．隨著物理學(xué)的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)將逐漸成為過時(shí)的理論D．由于相對(duì)論、量子論的提出，經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值3．一枚靜止時(shí)長30m的火箭以×108m/s的速度從觀察者的身邊掠過，已知光速為3×108m/s，觀察者測(cè)得火箭的長度約為（）A．30m B．15m C．34m D．26m英國科學(xué)家牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論體系的建立者，他有一句名言是：“如果我所見到的比笛卡兒要遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟?。”關(guān)于牛頓等這些科學(xué)“巨人”及其成就，下述說法錯(cuò)誤的是（）A．開普勒在研究了天文學(xué)家第谷的行星觀測(cè)記錄的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)并提出了行星運(yùn)動(dòng)定律B．牛頓提出萬有引力定律，后人利用這一理論發(fā)現(xiàn)的海王星，被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”C．卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量G的數(shù)值，并說該實(shí)驗(yàn)是“稱量地球的重量”D．以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)，包括萬有引力定律，既適用于低速運(yùn)動(dòng)也適用于高速運(yùn)動(dòng)；既適用于宏觀世界，也適用于微觀世界5．下列哪些運(yùn)動(dòng)不服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律()A．發(fā)射同步人造衛(wèi)星 B．電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)C．云層在天空的運(yùn)動(dòng) D．子彈射出槍口的速度6．如圖所示，慣性系S中有一邊長為l的正方形，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速的勻速飛行器上測(cè)得該正方形的圖像是（）A． B．C． D．二、多選題7．20世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實(shí)，而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋．經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，不能用來處理高速運(yùn)動(dòng)問題，只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子．這說明()A．隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)已成了過時(shí)的理論B．人們對(duì)客觀事物的具體認(rèn)識(shí)在廣度上是有局限性的C．不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律D．人們應(yīng)當(dāng)不斷擴(kuò)展認(rèn)識(shí)，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律8．如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐速度為和(c為真空中光速)的飛船反向運(yùn)動(dòng)．則下列說法正確的是（）A．甲乙兩人相對(duì)速度為B．甲觀察到乙的身高不變C．甲觀察到乙所乘的飛船變短D．甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時(shí)間變快9．下列敘述中，屬于經(jīng)典時(shí)空觀內(nèi)容的是（）A．在任何參考系中測(cè)量同一個(gè)物體，都具有相同的長度B．光速是自然界中的極限速度，任何事物的速度不能超過光速C．任何事物所經(jīng)歷的時(shí)間，在不同的參考系中測(cè)量都是相同的D．同時(shí)是相對(duì)的10．一個(gè)物體靜止時(shí)質(zhì)量為，能量為；速度為時(shí)，質(zhì)量為，能量為，動(dòng)能為，下列說法正確的是（）A．物體速度為時(shí)的能量B．物體速度為時(shí)的動(dòng)能C．物體速度為時(shí)的動(dòng)能D．物體速度為時(shí)的動(dòng)能11．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類遨游太空終究會(huì)實(shí)現(xiàn)。如果某飛船在以的速度飛行靠近某一星球時(shí)，發(fā)出一光源信號(hào)提示該星球上的人。假設(shè)所有的星球均相對(duì)靜止，為光在真空中的速度。則下列說法正確的是（）A．該星球上的人看到的光源信號(hào)的速度為B．該星球上的人看到的光源信號(hào)的速度為C．地球上的人看到的光源信號(hào)的速度為D．飛船正后方的某星球上的人看到的光源信號(hào)的速度為12．關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀與相對(duì)論的時(shí)空觀，下列說法正確的是（）A．在經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中，同時(shí)是絕對(duì)的，即在一個(gè)參考系中的觀察者在某一時(shí)刻觀察到的兩個(gè)事件，對(duì)另一個(gè)參考系中的觀察者來說也是同時(shí)的B．在相對(duì)論的時(shí)空觀中，時(shí)間間隔是絕對(duì)的，即任何事件（或物體運(yùn)動(dòng)）所經(jīng)歷的時(shí)間，在不同的參考系中測(cè)量都是相同的，而與參考系的選取無關(guān)C．在經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中，空間距離是絕對(duì)的，即如果各個(gè)參考系中用來測(cè)量長度的標(biāo)準(zhǔn)相同，那么空間兩點(diǎn)的距離是絕對(duì)的不變的量值，而與參考系的選取無關(guān)D．相對(duì)論的時(shí)空觀就是一個(gè)絕對(duì)的時(shí)空觀，時(shí)間與空間物體的運(yùn)動(dòng)無關(guān)E.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的三、解答題13．一個(gè)原來靜止的電子，經(jīng)高壓加速后速度為v＝6×106m/s.問電子的質(zhì)量是增大了還是減小了？改變了百分之幾？14．（2020·全國高一課時(shí)練習(xí)）如果真空中的光速為c＝×108m/s，當(dāng)一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度為v1＝×108m/s時(shí)，質(zhì)量為3kg.當(dāng)它的速度為×108m/s時(shí)，質(zhì)量為多少？15．（2020·全國高一課時(shí)練習(xí)）假設(shè)某太空飛船的長度為，一站在地面上的觀察者觀察到該太空飛船相對(duì)自己沿太空飛船長度方向以速度從正上方飛過。則：(1)地面上的觀察者測(cè)量的太空飛船飛過該觀察者的時(shí)間為多少？(2)太空飛船上的人測(cè)量的太空飛船飛過觀察者的時(shí)間為多少？16．（2020·全國高一課時(shí)練習(xí)）假如有一對(duì)孿生兄弟A和B，其中B乘坐速度為v=0.9c的火箭飛往大角星（牧夫座α），而后又飛回地球。根據(jù)A在地球上的觀測(cè)，大角星離地球有36光年遠(yuǎn)，這次B往返飛行經(jīng)歷時(shí)間為80年。如果B離開地球時(shí)，他們的年齡都為20歲，試問當(dāng)B回到地球時(shí)，他們的年齡各有多大？

參考答案1．D【解析】【分析】【詳解】A．牛頓的萬有引力定律適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力問題，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬有引力常量，證實(shí)了萬有引力定律的存在，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．相對(duì)論并沒有否定牛頓的經(jīng)典力學(xué)，而是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，只是說明了經(jīng)典力學(xué)的局限性，故C錯(cuò)誤；D．開普勒發(fā)現(xiàn)了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選項(xiàng)D正確。故選D。2．A【解析】【詳解】A．經(jīng)典力學(xué)完全適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體，宏觀物體是相對(duì)于微觀粒子而言的，故A正確；B．經(jīng)典力學(xué)取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍適用的，故B錯(cuò)誤；CD．在微觀高速情況下，要用量子力學(xué)和相對(duì)論來解釋，但是并不會(huì)因?yàn)橄鄬?duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，就否定了經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)仍然是正確的，不會(huì)過時(shí)也不會(huì)失去價(jià)值，故CD錯(cuò)誤。故選A。3．D【解析】【分析】【詳解】根據(jù)狹義相對(duì)論得火箭上的人測(cè)得火箭的長度為30m，根據(jù)長度的相對(duì)性代入解得觀察者測(cè)得火箭的長度故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。4．D【解析】【分析】【詳解】A．開普勒在研究了天文學(xué)家第谷的行星觀測(cè)記錄的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)并提出了行星運(yùn)動(dòng)定律，A正確；B．牛頓提出萬有引力定律，后人利用這一理論發(fā)現(xiàn)的海王星，被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”，B正確；C．卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室利用扭秤實(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量G的數(shù)值，并說該實(shí)驗(yàn)是“稱量地球的重量”，C正確；D．以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)，包括萬有引力定律，適用于宏觀低速的運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。本題選擇錯(cuò)誤選項(xiàng)，故選D。5．B【解析】【詳解】經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律適用于宏觀低速物體，不適用于微觀高速粒子的運(yùn)動(dòng)，故經(jīng)典力學(xué)不適應(yīng)電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)，故選B.6．C【解析】【分析】【詳解】正方形從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)可知，沿x軸方向正方形邊長縮短，而沿y軸方向正方形邊長沒有改變，則其形狀變成長方形．A．其形狀與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．其形狀與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．其形狀與結(jié)論相符，選項(xiàng)C正確；D．其形狀與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；7．BCD【解析】【詳解】人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)要受到所處時(shí)代的客觀條件和科學(xué)水平的制約，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人們只有不斷擴(kuò)展自己的認(rèn)識(shí)，才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)不同事物的本質(zhì)與規(guī)律．新的科學(xué)的誕生并不意味著對(duì)原來科學(xué)的全盤否定，只能認(rèn)為過去的科學(xué)是新的科學(xué)在一定條件下的特殊情形．故A項(xiàng)錯(cuò)誤，BCD正確．故選BCD。8．BC【解析】【分析】【詳解】A．如果把兩個(gè)人中的一個(gè)看成靜止，那么另一個(gè)相對(duì)有一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度，但不是速度合成公式，而是相對(duì)論速度合成公式，合成的速度接近某個(gè)光速值，也即是說，如果把甲看成靜止，那么乙相對(duì)甲以某個(gè)接近光速的速度飛行，故A錯(cuò)誤；B．身高是豎直方向，他們的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樗?，所以身高不變，兩者看到?duì)方的身高不變，故B正確；C．根據(jù)相對(duì)論的尺縮效應(yīng)，甲觀察到乙所乘的飛船變短，故C正確；D．根據(jù)相對(duì)論的鐘慢效應(yīng)，可以推測(cè)兩人在接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)地球來說時(shí)間都變慢了，但乙相對(duì)于甲的速度更大，因此可以推測(cè)，乙的鐘要更慢一點(diǎn)，故D錯(cuò)誤；故選：BC9．AC【解析】【分析】【詳解】本題考查的是對(duì)經(jīng)典時(shí)空觀的理解，經(jīng)典時(shí)空觀是絕對(duì)時(shí)空觀，時(shí)間和空間都是絕對(duì)的，在任何參考系中測(cè)量同一個(gè)物體，都具有相同的長度，A正確；任何事物所經(jīng)歷的時(shí)間，在不同的參考系中測(cè)量都是相同的，C正確；BD錯(cuò)誤；10．AD【解析】【詳解】由愛因斯坦的質(zhì)能方程得E0=m0c2；E=mc2．E=mc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，物體速度為v時(shí)的能量E=mc2；在經(jīng)典物理學(xué)中，速度為v時(shí)物體的動(dòng)能Ek=m0v2，而這只是在v＜＜c時(shí)的近似；在相對(duì)論中物體的動(dòng)能Ek=E-E0=mc2-m0c2=（m-m0）c2；故選AD。易知AD正確，BC錯(cuò)誤。11．BC【解析】【詳解】根據(jù)狹義相對(duì)論的假設(shè)，真空中的光速相對(duì)于不同的慣性參考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，則BC正確，AD錯(cuò)誤。故選BC。12．ACE【解析】【詳解】A.在經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中，同時(shí)是絕對(duì)的，選項(xiàng)A對(duì)；B.在相對(duì)論的時(shí)空觀中，時(shí)間間隔是相對(duì)的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.在經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中，空間距離是絕對(duì)的，選項(xiàng)C對(duì)；D.相對(duì)論的時(shí)空觀是一個(gè)相對(duì)的時(shí)空觀，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．E.真空中的光速在不同慣性參考系中都相同，E正確．13．增大了，%【解析】試題分析：應(yīng)用相對(duì)論有關(guān)相對(duì)論質(zhì)量公進(jìn)行分析求解．根據(jù)愛因斯坦的狹義相對(duì)論得，運(yùn)動(dòng)后的質(zhì)量增大了，且，所以改變的百分比為×100%＝%．點(diǎn)睛：本題主要考查了相對(duì)論中同時(shí)的相對(duì)性和時(shí)空相對(duì)性的含義，理解由相對(duì)論得出的相對(duì)論質(zhì)量表達(dá)式的含義．14．kg【解析】【分析】【詳解】根據(jù)狹義相對(duì)論，，由題意知，所以所以m2＝m1＝.【點(diǎn)睛】此題關(guān)鍵是掌握愛因斯坦的相對(duì)論原理，物體質(zhì)