2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行第5節(jié)相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性訓(xùn)練含解析新人教版必修2

PAGE7-相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性學(xué)問點(diǎn)一相對(duì)論時(shí)空觀1.(多選)關(guān)于愛因斯坦相對(duì)論時(shí)空觀的兩個(gè)假設(shè)，以下說法正確的是()A．在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．在不同的慣性參考系中，力學(xué)規(guī)律都一樣，電磁規(guī)律不一樣C．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的D．真空中的光速在不同的慣性參考系中是有差別的2．(多選)設(shè)某人在速度為0.5cA．飛船正前方地面上的視察者看到這一光速為1.5B．飛船正后方地面上的視察者看到這一光速為0.5C．在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的視察者看到這一光速是cD．在地面上任何地方的視察者看到的光速都是c3．假設(shè)地面上有一火車以接近光速的速度運(yùn)行，其內(nèi)站立著一個(gè)中等身材的人，站在路旁的人視察車?yán)锏娜?，視察的結(jié)果是()A．這個(gè)人是一個(gè)矮胖子B．這個(gè)人是一個(gè)瘦高個(gè)子C．這個(gè)人矮但不胖D．這個(gè)人瘦但不高4．一高速列車在通過洞口為圓形的隧道，列車上的司機(jī)對(duì)隧道的視察結(jié)果為()A．洞口為橢圓形，長度變短B．洞口為圓形，長度不變C．洞口為橢圓形，長度不變D．洞口為圓形，長度變短學(xué)問點(diǎn)二牛頓力學(xué)的局限性5.下列對(duì)經(jīng)典力學(xué)的評(píng)價(jià)，正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)揭示的自然界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是不正確的B．經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀符合我們四周的客觀事實(shí)，是完全正確的C．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速現(xiàn)象D．經(jīng)典力學(xué)既然有誤，就不能再用來解決我們?nèi)粘Ｉ钪械膯栴}了6．牛頓把天體運(yùn)動(dòng)與地上物體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)．隨著近代物理學(xué)的發(fā)展，科學(xué)試驗(yàn)發(fā)覺了很多經(jīng)典力學(xué)無法說明的事實(shí)，關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的局限性，下列說法正確的是()A．火車提速后，有關(guān)速度問題不能用經(jīng)典力學(xué)來處理B．由于經(jīng)典力學(xué)有局限性，所以一般力學(xué)問題都用相對(duì)論來解決C．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體D．經(jīng)典力學(xué)只適用于像地球和太陽那樣大的宏觀物體7．對(duì)于時(shí)空觀的相識(shí)，下列說法正確的是()A．相對(duì)論給出了物體在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律B．相對(duì)論具有普遍性，經(jīng)典物理學(xué)為它在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的特例C．相對(duì)論的出現(xiàn)使經(jīng)典物理學(xué)在自己的適用范圍內(nèi)不再接著發(fā)揮作用D．經(jīng)典物理學(xué)建立在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，它的結(jié)論又受到多數(shù)次試驗(yàn)的檢驗(yàn)，因此在任何狀況下都適用8．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)將漸漸成為過時(shí)的理論D．由于相對(duì)論、量子力學(xué)的提出，經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值關(guān)鍵實(shí)力綜合練進(jìn)階訓(xùn)練其次層一、單選題1．在地面旁邊有一高速飛行的火箭，關(guān)于地面上的視察者和火箭中的工作人員視察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．地面上的人視察到火箭變短了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了B．地面上的人視察到火箭變長了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了C．火箭中的工作人員視察到火箭的長度不變而時(shí)間進(jìn)程卻改變了D．地面上的人視察到火箭變長了，火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了2．如圖所示，豎直墻上掛著一個(gè)時(shí)鐘，地面上的靜止的視察者A視察到鐘的面積為S，另一視察者B以0.8c的速度平行于y軸沿正方向運(yùn)動(dòng)，視察到鐘的面積為S′.則S和SA．S>S′B．S＝S′C．S<S′D．無法推斷3.慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖A所示)，從相對(duì)S系沿x方向接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖像是()4．如圖所示，假設(shè)一根10m長的梭鏢以光速穿過一根10m長的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的．以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子的狀況的是()A．梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來C．兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個(gè)位置，管子恰好遮住梭鏢D．全部這些都與視察者的運(yùn)動(dòng)狀況有關(guān)二、多選題5．下列說法正確的是()A．在以eq\f(1,1000)c豎直上升的火箭上向前發(fā)出的光，對(duì)地速度肯定比c大B．在以eq\f(1,1000)c豎直上升的火箭上向前發(fā)出的光，對(duì)地速度肯定比c小C．在以eq\f(1,1000)c豎直上升的火箭上沿水平方向發(fā)出的光對(duì)地速度為cD．在以eq\f(1,1000)c豎直上升的火箭上向任一方向發(fā)出的光對(duì)地速度都為c6．有兩輛較長的火車A和B，火車A靜止不動(dòng)，A的中心有一個(gè)光源，在某時(shí)刻發(fā)出一個(gè)閃光．此時(shí)火車B正以一較大的速度在平行于火車A的軌道上勻速運(yùn)動(dòng)，如圖所示．關(guān)于火車A和火車B上的視察者視察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．火車A上的視察者看到閃光先到達(dá)火車A的前壁B．火車A上的視察者看到閃光同時(shí)到達(dá)火車A的前、后壁C．火車B上的視察者看到閃光不同時(shí)到達(dá)火車A的前、后壁D．火車B上的視察者看到閃光同時(shí)到達(dá)火車A的前、后壁學(xué)科素養(yǎng)升級(jí)練進(jìn)階訓(xùn)練第三層1．如圖所示，A、B、C是三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度vB和vC朝同一方向飛行的兩枚火箭上，且vB<vC.地面上的視察者認(rèn)為哪個(gè)時(shí)鐘走得最慢？哪個(gè)時(shí)鐘走得最快？ 2．半人馬座α星是離太陽系最近的恒星，它距地球4.3×1016m．設(shè)有一宇宙飛船自地球來回于半人馬座α星之間．若宇宙飛船的速度為第5節(jié)相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性必備學(xué)問基礎(chǔ)練1．答案：AC解析：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，故A、C正確．2．答案：CD解析：依據(jù)愛因斯坦相對(duì)論時(shí)空觀的兩個(gè)假設(shè)之一：光速不變?cè)砜芍?，視察者在地面上、飛船中觀測光的速度均為c，故C、D正確，A、B錯(cuò)誤．3．答案：D解析：依據(jù)長度的相對(duì)性，相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的長度減小，垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的長度不變，所以這個(gè)人瘦但不高，D正確．4．答案：D解析：依據(jù)長度的相對(duì)性，運(yùn)動(dòng)長度為l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))，故在運(yùn)動(dòng)方向上由于有“尺縮效應(yīng)”，隧道長度變短；而在垂直運(yùn)動(dòng)方向上，沒有“尺縮效應(yīng)”，故洞口依舊為圓形，故選D.5．答案：C解析：經(jīng)典力學(xué)適用于低速、宏觀世界，相對(duì)論適用于高速、微觀世界．日常生活中經(jīng)典力學(xué)是適用的．6．答案：C解析：火車提速后的速度仍舊遠(yuǎn)小于光速，有關(guān)速度問題仍舊能用經(jīng)典力學(xué)來處理，故A錯(cuò)誤；相對(duì)論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有各自適用范圍，經(jīng)典力學(xué)是狹義相對(duì)論在低速(v?c)條件下的近似，因此經(jīng)典力學(xué)包含于相對(duì)論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論的特例，故B錯(cuò)誤；經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，不僅僅適用于像地球和太陽那樣大的宏觀物體，像乒乓球、籃球、飛鳥等也可以運(yùn)用，故C正確，D錯(cuò)誤．7．答案：B解析：相對(duì)論給出了物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律，經(jīng)典物理學(xué)是低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的特例，但經(jīng)典物理學(xué)有簡潔的優(yōu)勢(shì)，還將在自己的適用范圍內(nèi)接著發(fā)揮作用．故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．8．答案：A解析：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；經(jīng)典力學(xué)取得了巨大的成就，但它也具有肯定的局限性，并不是普遍適用的，故B錯(cuò)誤；在微觀高速狀況下，要用量子力學(xué)和相對(duì)論來說明，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)在其適用范圍內(nèi)仍舊是正確的，不會(huì)過時(shí)，也不會(huì)失去應(yīng)用價(jià)值，故C、D錯(cuò)誤．關(guān)鍵實(shí)力綜合練1．答案：A解析：依據(jù)狹義相對(duì)論的“尺縮效應(yīng)”和“鐘慢效應(yīng)”可推斷選項(xiàng)A正確．2．答案：A解析：視察者B以0.8c的速度平行于y軸沿正方向運(yùn)動(dòng)，依據(jù)尺縮效應(yīng)，視察到鐘的面積為S′<S3．答案：C解析：由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)可知沿速度方向即x方向的長度變短了，而垂直于速度方向，即y軸上的邊長不變，故C對(duì)．4．答案：D解析：假如你是在相對(duì)于管子靜止的參考系中視察運(yùn)動(dòng)著的梭鏢，那么梭鏢看起來就比管子短，在某些位置梭鏢會(huì)完全處在管子內(nèi)部．然而當(dāng)你和梭鏢一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，你看到的管子就縮短了，所以在某些位置，你可以看到梭鏢兩端都伸出管子．假如你在梭鏢和管子之間運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的速度在梭鏢和管子的方向上，且大小是其一半，那么梭鏢和管子都相對(duì)于你運(yùn)動(dòng)，且速度大小一樣，你看到這兩樣?xùn)|西都縮短了，且縮短量相同．所以你看到的一切都是相對(duì)的——依靠于你的參考系．故選D.5．答案：CD解析：依據(jù)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)——光速不變?cè)砜芍赫婵罩械墓馑傧鄬?duì)于火箭的速度為c，相對(duì)于地面的速度也為c，即對(duì)不同的慣性參考系光速是相同的，因此C、D正確，A、B錯(cuò)誤．6．答案：BC解析：由于火車A靜止，光源發(fā)出的光傳播到前、后壁的距離相同，所以火車A上的視察者看到閃光同時(shí)到達(dá)火車A的前、后壁，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；火車B上的視察者感到火車A的前、后壁到光源的距離不同，而光速不變，所以火車B上的視察者看到閃光不同時(shí)到達(dá)火車A的前、后壁，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，C正確．學(xué)科素養(yǎng)升級(jí)練1．答案：地面上的視察者認(rèn)為時(shí)鐘C走得最慢，地面上的鐘A走得最快．解析：地面上的視察者認(rèn)為C鐘走得最慢，因?yàn)樗鄬?duì)于視察者的速度最大．依據(jù)公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))可知，相對(duì)于視察者的速度v越大，其上的時(shí)間進(jìn)程越慢．地面上的鐘v＝0，它所記錄的兩事務(wù)的時(shí)間間隔最大，即地面上的鐘