相对论时空观与牛顿力学的局限性（强化提高）检测（Word版含解析）

第七章万有引力与宇宙航行第五节相对论时空观与牛顿力学的局限性强化训练（含解析）一、单选题1．相对于地球的速度为v的一飞船，要到离地球为5光年的星球上去。若飞船的宇航员测得该旅程为3光年，则v应为（）A． B． C． D．2．下列关于经典力学的说法不正确的是A．自由落体运动规律属于经典力学B．行星运动定律属于经典力学C．牛顿运动定律属于经典力学D．经典力学没有局限性，适用于所有领域3．下列叙述错误的是（）A．激光的反射也遵循反射定律B．振荡的磁场会产生同频率的振荡的电场C．只有声波才能发生多普勒效应D．真空中的光速在不同的惯性参考系中测得的数值都是相等的4．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是（）A．经典力学适用于微观高速运动的物体B．尽管经典力学有局限性，可是生活中一般力学问题都用经典力学来解决C．天宫二号速度很大，有关速度问题不能用经典力学来处理D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体5．关于经典力学、相对论和量子力学，下面说法中正确的是（）A．量子力学和相对论的出现彻底否认了经典力学，是互不相容的几种理论B．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体C．经典力学适用于高速运动物体，也适用于低速微观粒子D．经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形6．在1905年爱因斯坦提出了《狭义相对论理论》，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（）A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C．物体在接近光速运动时，它的质量会变小D．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大7．中国探月工程，又称“嫦娥工程”。工程分为“绕”，“落”，“回”3个阶段。玉兔二号，嫦娥四号任务月球车，于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离，驶抵月球背面。首次实现月球背面着陆，成为中国航天事业发展的又一座里程碑。在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是（）A．伽利略发现了行星的运动规律B．牛顿发现了万有引力定律并测出引力常量C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量D．以牛顿运动学为基础的经典力学是普遍适用的8．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合物理学史实的是（）A．牛顿总结出了行星运动的三大规律B．开普勒测出了万有引力常量C．爱因斯坦发现了万有引力定律D．以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题9．用相对论的观点判断，下列说法错误的是()A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计10．如果你以接近于光速的速度朝一星体匀速飞行,你可以发觉()A．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．你永远不能由自身的变化知道你的速度11．用相对论的观点判断，下列说法错误的是()A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计12．甲、乙、丙是三个完全相同的时钟，甲放在地球上，乙、丙分别放在两个高速运动的火箭上，以速度和朝同一方向远离地球飞行，<．地面上的观察者看A．甲时钟走得最慢 B．乙时钟走得最慢C．丙时钟走得最慢 D．甲、乙、丙时钟快慢一样13．一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c14．进行科学研究有时需要大胆的想象，假设宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的四颗星组成的四星系统（忽略其它星体对它们的引力作用），这四颗星恰好位于正方形的四个顶点上，并沿外接于正方形的圆形轨道运行，若此正方形边长变为原来的一半，要使此系统依然稳定存在，星体的角速度应变为原来的多少倍A．1 B．2 C． D．215．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是（）A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D．火箭上的人看地面物体长度变短，时间进程变慢了16．下列说法中正确的是；A．频率相同的两列波叠加时，振动最强区域的质点位移总是最大B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象C．利用多普勒效应的原理，可以测量运动物体的速度D．在近光速运动的列车中，车上的人看到车头与车尾同时发生的事件，而静止在地面上的人认为车头事件先发生二、解答题17．生活中，我们常能看到物体的能量发生了变化，为什么觉察不到物体质量发生的变化？18．地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，它的质量增大到静止质量的多少倍？如果物体的速度达到（c为真空中的光速）它的质量增大到静止质量的多少倍？19．一长直杆在地面上静止不动时，经测量可知长直杆的长度为、质量为，经计算可得该长直杆的线密度为（）。如果该长直杆沿杆的方向以速度（接近光速）运动时，长直杆的线密度为多大？如果该长直杆沿垂直于杆的方向以速度运动时，长直杆的线密度为多大？参考答案1．D【解析】根据距离的相对性公式，有则有代入数据有解得故选D。2．D【解析】A．自由落体运动遵守牛顿运动定律，其规律属于经典力学，故A正确；B．行星运动定律遵守牛顿运动定律，其规律属于经典力学，故B正确；C．牛顿运动定律是经典力学的核心理论，属于经典力学，故C正确；D．经典力学有一定的局限性，适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体，故D错误．3．C【解析】A．激光的反射也遵循反射定律，故A正确，不符合题意；B．根据电磁波理论可知，振荡的磁场会产生同频率的振荡的电场，故B正确，不符合题意；C．所有类型的波都能发生多普勒效应，故C错误，符合题意；D．真空中的光速在不同的惯性参考系中测得的数值都是相等的，故D正确，不符合题意。故选C。4．B【解析】经典力学适用范围是宏观低速的物体，对于微观高速不适用，高速指速度接近光速，所以对于一般的力学问题、火车速度问题，经典力学是适用的，故选B。5．D【解析】A．经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，故A错误；C．经典力学理论只适用于低速运动的宏观物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，故C错误；BD．相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形。对适用于宏观、低速运动的物体的运动仍然是正确的，故B错误，D正确。故选D。6．B【解析】A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律都是相同的，所以A错误；B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以B正确；C．由相对论知其中为物体静止时的质量，所以当物体在接近光速运动时，它的质量会变大，所以C错误；D．由相对论可知其中为物体相对静止的人的长度，则当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，所以D错误。故选B。7．C【解析】A．开普勒发现了行星运动的规律，故A错误；BC．牛顿发现了万有引力定律，并没有测出引力常量G，而万有引力常数是由卡文迪许测出的，故B错误，C正确；D．以牛顿运动学为基础的经典力学只适用宏观、低速的物体，故D错误。故选C。8．D【解析】A．开普勒利用第谷的行星运动数据总结出了行星运动的三大规律，故A错误；B．卡文迪许利用扭称实验测出了万有引力常量，故B错误；C．牛顿发现了万有引力定律，故C错误；D．根据爱因斯坦的相对论理论可知，以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，故D正确。故选D。9．A【解析】A．由相对论的观点，时间和空间都是相对的，故A错误，符合题意；

B．根据时间间隔的相对性：可知，时间延缓效应，因此地面上的人看飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的，故B正确，不符合题意；

C．根据长度的相对性：，可知，在运动方向上长度缩短，所以在地面上的人看来，以10

km/s

的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的航天员却感到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些，故C正确，不符合题意；

D．当低速宏观物体时，v＜＜c时，△t≈△t′，l≈l0，可知“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确，不符合题意；

故选A。A时间和空间都是相对的,如果物体的速度接近光速,有公式可得则一个事件的发生时间和物体的长度会发生变化,A错误,思路分析：本题根据相对论分析,当物体的速度接近光速时,事件发生的时间和物体的长度都会发生变化试题点评：本题考查了时间和空间的相对性10．D【解析】相对论的基本概念是:当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动．当房子突然停止运动时，在其中的人是能够感知这一点的;当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉;当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动，但如果房子是在做匀速直线运动，即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动，即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动．A．你的质量在增加，与结论不相符，选项A错误；B．你的心脏跳动在慢下来，与结论不相符，选项B错误；C．你在变小，与结论不相符，选项C错误；D．你永远不能由自身的变化知道你的速度，与结论不相符，选项D正确；故选D。11．A【解析】A．由相对论的观点，时间和空间都是相对的，故A错误，符合题意；

B．根据时间间隔的相对性：可知，时间延缓效应，因此地面上的人看飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的，故B正确，不符合题意；

C．根据长度的相对性：，可知，在运动方向上长度缩短，所以在地面上的人看来，以10

km/s

的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的航天员却感到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些，故C正确，不符合题意；

D．当低速宏观物体时，v＜＜c时，△t≈△t′，l≈l0，可知“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确，不符合题意；

故选A。A时间和空间都是相对的,如果物体的速度接近光速,有公式可得则一个事件的发生时间和物体的长度会发生变化,A错误,思路分析：本题根据相对论分析,当物体的速度接近光速时,事件发生的时间和物体的长度都会发生变化试题点评：本题考查了时间和空间的相对性12．C【解析】试题分析：钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；甲时钟放在地面上，在地面上的人看来，甲钟没有变化．乙、丙两钟放在两个火箭上，根据爱因斯坦相对论可知，乙、丙变慢，由于，丙钟比乙钟更慢，所以甲钟最快，丙钟最慢，C正确．13．B【解析】根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m，飞船上的人测量飞船的长度等于30m，所以A错误；B正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，故C、D错误．14．D【解析】设正方形的边长为a，每个星球的质量均为m，对其中一个星球来讲，三个星球对一个星球的吸引力的合力为其圆周运动提供向心力，有解得当边长变为原来的一半时，角速度变为原来的2。故选D。15．A【解析】在地面附近有一高速飞过的火箭，根据长度缩短效应和时间延缓效应可以知道，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了。故选A。16．C【解析】A．振动最强区域的质点，是振动的振幅最大，但它仍然在平衡位置附近来回往复运动，位移随时间呈周期性变化，即位移可能为零，故A错误；B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，是由于发生了光的干涉现象，故B错误；C．利用多普勒效应的原理，可以测量运动物体的速度，C正确；D．在近光速运动的列车中，车上的人以车为参考系，看到车