2023-2024學(xué)年高一物理人教版2019試題7.5相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性（沖A提升練）-1

7.5相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性（沖A提升練）（解析版）一、單選題（本大題共10小題）1.經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪些運(yùn)動(dòng)的研究(

)A.火箭的發(fā)射 B.宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng)

C.“勇氣號(hào)”宇宙探測(cè)器的運(yùn)動(dòng) D.以99%倍光速運(yùn)行的電子束【答案】D

【解析】本題考查了經(jīng)典力學(xué)的局限性，經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是宏觀、低速情形，高速情形要用相對(duì)論。

【解答】火箭的發(fā)射、宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng)、宇宙探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)都屬低速，經(jīng)典力學(xué)能適用。

對(duì)于高速微觀的情形經(jīng)典力學(xué)不適用，故對(duì)以99%倍光速運(yùn)行的電子束不適用；

故選D。

2.下列運(yùn)動(dòng)不適用經(jīng)典力學(xué)的是(

)A.原子核外的電子的運(yùn)動(dòng) B.我國(guó)“嫦娥一號(hào)”飛船的高速發(fā)射

C.地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng) D.2路汽車快速通過(guò)株洲大橋【答案】A

【解析】解：根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍：(1)只適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體(與光速比速度較低)；(2)只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀粒子；(3)參照系應(yīng)為慣性系，故A錯(cuò)誤，BCD正確

本題選錯(cuò)誤的故選：A

根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍：(1)只適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體(與光速比速度較低)；(2)只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀原子；(3)參照系應(yīng)為慣性系，即可求解．

本題主要考查了牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍，只要記住即可，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．

3.牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于(

)A.一切運(yùn)動(dòng)的物體 B.宏觀物體遠(yuǎn)小于光速的運(yùn)動(dòng)

C.微觀粒子稍小于光速的運(yùn)動(dòng) D.宏觀物體稍小于光速的運(yùn)動(dòng)【答案】B

【解析】本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律和近低物體的關(guān)系，明確經(jīng)典物理具有適用范圍，但并不是被完全推翻。

明確牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍，知道牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適用于宏觀低速的物體。

【解答牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速物體，而微觀、高速適用于狹義相對(duì)論，這里的低速應(yīng)理解為速度遠(yuǎn)小于光速的大?。还蔅正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。4.關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的局限性，下列說(shuō)法正確的是A.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體

B.由于經(jīng)典力學(xué)有局限性，所以一般力學(xué)問(wèn)題都用相對(duì)論力學(xué)來(lái)解決

C.火車提速后，有關(guān)速度問(wèn)題不能用經(jīng)典力學(xué)來(lái)處理

D.經(jīng)典力學(xué)只適用于像地球和太陽(yáng)那樣大的宏觀物體【答案】A

【解析】經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀低速物體，對(duì)于一般的宏觀的力學(xué)問(wèn)題，可以采用經(jīng)典力學(xué)求解．

經(jīng)典力學(xué)雖然有一定的局限性，但它有自已的適用范圍，應(yīng)正確應(yīng)用．

【解答】A.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀低速物體，故A正確；

B.雖然經(jīng)典力學(xué)有局限性，但它適用于一般的宏觀低速物體，故對(duì)于常見(jiàn)力學(xué)問(wèn)題仍可以用經(jīng)典力學(xué)求解，故B錯(cuò)誤；

C.火車提速后，仍處于宏觀低速物體，所謂的高速指接近光速的物體，故C錯(cuò)誤；

D.經(jīng)典力學(xué)不僅適用于像地球和太陽(yáng)那樣大的宏觀物體，也適用于一般尺寸的宏觀物體，故D錯(cuò)誤。

故選：A。

5.物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對(duì)動(dòng)物世界的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步，下列表述正確的是(

)A.開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律

B.牛頓測(cè)出了萬(wàn)有引力常量

C.相對(duì)論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)失去存在價(jià)值

D.愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了狹義相對(duì)論，把物理學(xué)推進(jìn)到高速發(fā)展領(lǐng)域【答案】D

【解析】根據(jù)物理學(xué)史和常識(shí)解答，記住著名物理學(xué)家的主要貢獻(xiàn)即可．

本題考查物理學(xué)史，是常識(shí)性問(wèn)題，對(duì)于物理學(xué)上重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、著名理論要加強(qiáng)記憶，這也是考試內(nèi)容之一．

【解答】A、牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，故A錯(cuò)誤；

B、卡文迪許通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬(wàn)有引力常量，故B錯(cuò)誤；

C、相對(duì)論的創(chuàng)立并不表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用，實(shí)際上在宏觀、低速的情況下經(jīng)典力學(xué)仍能適用，故C錯(cuò)誤。

D、愛(ài)因斯坦建立了狹義相對(duì)論，把物理學(xué)推進(jìn)到高速領(lǐng)域，故D正確；

故選：D。

6.1905年愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論，狹義相對(duì)論的出發(fā)點(diǎn)是以兩條基本假設(shè)為前提的，這兩條基本假設(shè)是(

)A.相對(duì)性原理與光速不變?cè)?B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢與運(yùn)動(dòng)的尺子縮短

C.時(shí)間間隔的絕對(duì)性與空間距離的絕對(duì)性 D.同時(shí)的絕對(duì)性與同時(shí)的相對(duì)性【答案】A

【解析】解：愛(ài)因斯坦對(duì)相對(duì)論提出的兩條基本假設(shè)為：相對(duì)性和光速不變?cè)?；其他?nèi)容均建立在這兩點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，故A正確、BCD錯(cuò)誤。

故選：A。

狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)：

①物理規(guī)律在所有慣性系中都具有相同的形式．這叫做相對(duì)性原理．

②在所有的慣性系中，光在真空中的傳播速率具有相同的值C.這叫光速不變?cè)恚嬖V我們光(在真空中)的速度c是恒定的，它不依賴于發(fā)光物體的運(yùn)動(dòng)速度。

本題主要是考查狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè)，記住狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè)和幾個(gè)基本結(jié)論是解答本題的關(guān)鍵。

7.某考生現(xiàn)在正在完成100分鐘的期末物理考試，假設(shè)一艘飛船相對(duì)該考生以0.3c的速度勻速飛過(guò)(c為真空中的光速)，則飛船上的觀察者根據(jù)相對(duì)論認(rèn)為該考生考完這場(chǎng)考試所用時(shí)間(

)A.大于100分鐘 B.等于100分鐘 C.小于100分鐘 D.不能確定【答案】A

【解析】本題考查了愛(ài)因斯坦相對(duì)論效應(yīng)中的長(zhǎng)度和時(shí)間的相對(duì)性公式，關(guān)鍵記住公式。

根據(jù)狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)，相對(duì)論中的質(zhì)量與速度的關(guān)系，時(shí)間與速度的關(guān)系即可求解。

【解答】根據(jù)狹義相對(duì)論可知，飛船相對(duì)此考生以0.3c的速度勻速飛過(guò)時(shí)，飛船上的觀察者認(rèn)為此考生考完這場(chǎng)考試所用的時(shí)間為：t=t01-(v8.飛船以0.9c的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)(c為光在真空中的傳播速度)，并向運(yùn)動(dòng)的反方向發(fā)出一束光，甲在飛船內(nèi)，乙在地球上，以下說(shuō)法符合實(shí)際的是(

)A.甲、乙觀察到飛船內(nèi)時(shí)鐘快慢一樣

B.發(fā)出的光相對(duì)于飛船的速度為1.9c

C.乙觀察到飛船內(nèi)桌子的長(zhǎng)度比靜止時(shí)短

D.乙觀察到與飛船保持相對(duì)靜止的桌子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)【答案】C

【解析】本題考查相對(duì)論的基本內(nèi)容，要注意掌握相對(duì)論的基本假設(shè)，正確理解光速不變?cè)硪约俺呖s效應(yīng)等。

【解答】A.根據(jù)狹義相對(duì)論的時(shí)間膨脹理論，高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘比觀察者的“靜止”時(shí)鐘走得更慢，因此乙觀察到飛船內(nèi)時(shí)鐘快慢一些，不

符合實(shí)際，故A錯(cuò)誤;

B.根據(jù)光速不變?cè)?，在不同的慣性參考系中，光在真空中沿任何方向的傳播速度均為c，即發(fā)出的光相對(duì)于飛船的速度為c，不符合實(shí)際，故B錯(cuò)誤;

C.根據(jù)狹義相對(duì)論的長(zhǎng)度收縮理論，在相對(duì)于觀察者移動(dòng)的方向上，物體被測(cè)量的長(zhǎng)度縮短，則乙觀察到飛船內(nèi)桌子的長(zhǎng)度比靜止時(shí)短，故C正確;

D.桌子與飛船保持相對(duì)靜止，船以0.9c的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則乙觀察到桌子亦以0.9c的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不符合實(shí)際，故D錯(cuò)誤。

9.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AB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c-v

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AB間的距離小于乙測(cè)得的AB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【答案】D

【解析】解：A.根據(jù)愛(ài)因斯坦的光速不變?cè)?，可知甲乙在兩種不同的參考系里測(cè)出的光速都為c，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)鐘慢效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運(yùn)動(dòng)速度越快，鐘走的越慢，接近光速時(shí)，鐘就幾乎停止了；甲認(rèn)為飛船中的鐘變慢了，乙認(rèn)為甲身邊的鐘變慢了，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)尺縮效應(yīng)：在尺子長(zhǎng)度方向上運(yùn)動(dòng)的尺子比靜止的尺子短，可知甲測(cè)得的AB間的距離大于乙測(cè)得的AB間的距離，故C錯(cuò)誤；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，對(duì)乙而言，則乙認(rèn)為B先接收到閃光，故D正確。

故選：D。

根據(jù)愛(ài)因斯坦的光速不變?cè)?，可分析判斷；根?jù)鐘慢效應(yīng)進(jìn)行判斷；根據(jù)尺縮效應(yīng)進(jìn)行判斷；根據(jù)時(shí)間間隔的相對(duì)性進(jìn)行判斷。

本題考查愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，題目針對(duì)性強(qiáng)，較為基礎(chǔ)，需要同學(xué)熟記結(jié)論。

10.若一列火車以接近光速的速度在高速行駛，車上的人用望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察地面上的一只排球，如果觀察得很清晰，則觀察結(jié)果是(

)

A.像一只乒乓球(球體變小) B.像一只籃球(球體變大)

C.像一只橄欖球(豎直放置) D.像一只橄欖球(水平放置)【答案】C

【解析】解：根據(jù)狹義相對(duì)論，以觀察者為參照系，則排球以接近光速的速度反向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)可知，觀察者測(cè)得排球的水平寬度變短，豎直長(zhǎng)度不變，因此觀察的結(jié)果是像一只豎直放置的橄欖球。

故選：C。

狹義相對(duì)論確保任何物理定律在不同參照系的相同，以觀察者為參照系則排球以相同大小的速度反向運(yùn)動(dòng)，利用長(zhǎng)度收縮效應(yīng)即可作答

本題考查了狹義相對(duì)論參照系變換與長(zhǎng)度收縮性：一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度小，注意在變換參照系時(shí)要確保參照系是勻速直線運(yùn)動(dòng)的

二、簡(jiǎn)答題（本大題共2小題）11.也許你會(huì)疑惑，為什么在日常生活中未發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)度收縮、時(shí)間延緩或質(zhì)量隨速度增大而增加的現(xiàn)象。請(qǐng)你從長(zhǎng)度收縮公式和質(zhì)速關(guān)系式出發(fā)，探索牛頓運(yùn)動(dòng)定律在宏觀低速世界的合理性?！敬鸢浮看穑阂?yàn)槿粘Ｉ钪形矬w運(yùn)動(dòng)的速度v遠(yuǎn)小于光速c，相對(duì)論中的各種效應(yīng)不明顯，所以長(zhǎng)度收縮、時(shí)間延緩或質(zhì)量隨速度增大而增加的現(xiàn)象可以忽略不計(jì)，根據(jù)l=l01-v2c212.地面上的人認(rèn)為，以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會(huì)變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時(shí)鐘是準(zhǔn)確的，為什么？【答案】解：相對(duì)論的觀點(diǎn)