人教版2019必修第二册高中物理同步练习7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性(原卷版+解析)

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性同步练习一、单选题1．（2023春·江苏徐州·高一统考期中）如图所示，宇航员驾驶宇宙飞船在观察者上方高速水平飞过。根据相对论可知，与坐在飞船里的宇航员的观测结果相比，地面上静止的观察者观测到（）A．飞船长度更小 B．飞船高度更小 C．飞船长度更大 D．飞船高度更大2．（2021秋·江西九江·高三校考期中）关于经典力学的适用范围，可以总结为（）A．宏观、高速运动的物体 B．宏观、低速运动的物体 C．微观、低速运动的物体 D．微观、高速运动的物体3．（2023春·辽宁沈阳·高一校联考期中）明明根据课堂上所学的知识做了一些笔记，其中正确的是（

）A．牛顿巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值B．太阳系中的所有行星绕太阳运转的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同C．选择不同的参考系，光的传播速度不同D．相对论时空观认为：物理过程的快慢跟物体的运动状态有关。这和牛顿力学的观点是一致的4．（2023春·浙江宁波·高一效实中学校考期中）下列说法正确的是（）A．狭义相对论下的时空观是一种绝对时空观B．牛顿力学取得了巨大成就，适用于一切领域C．现代物理学的发展说明牛顿力学是错误且毫无意义的D．狭义相对论的其中一个假设是在不同的惯性参考系中物理规律的形式都是相同的5．（2023春·江苏扬州·高一统考期中）如图所示，位于教室中央的光源发出一个闪光，闪光照到了教室的前壁和后壁。教室的长度为。在平行于教室高速运动的太空飞船上的观察者（）A．测得照到前壁的光速度小于cB．观测到飞船上的时间进程比教室慢C．测得教室的长度小于D．观察到光同时到达前、后壁6．（2022·高一课时练习）如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为真空中光速）的飞船反向运动，则下列说法正确的是（）A．甲、乙两人相对速度为1.4cB．甲观察到乙的身高变短了C．甲观察到乙所乘坐的飞船变短D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快7．（2022·高一单元测试）在惯性参考系S中有两个静止质量都是的粒子A和B，分别以速度沿同一直线相向运动，相碰后合在一起成为一个粒子，则其合成粒子的静止质量为（）A． B． C． D．8．（2022·高一单元测试）某火箭在地面上的长度为L0，发射后它在地面附近高速（约0.3c）飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法不正确的是（）A．下方地面上的人观察到火箭上的时钟变慢了B．下方地面上的人观察到火箭变短了C．火箭上的人观察到火箭变短了D．火箭上的人看到下方地面上的物体都变短了9．（2023春·江苏南京·高一南京市中华中学校考期中）A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上，且v1＜v2.地面上的观察者认为走得最快的时钟是（）A．A时钟 B．B时钟C．C时钟 D．无法确定10．（2023春·江苏徐州·高一统考期中）高速运动的μ子寿命变长这一现象，用牛顿力学无法解释，说明牛顿力学是有局限性的，牛顿力学的适用范围是（）A．宏观世界，高速运动 B．宏观世界，低速运动C．微观世界，高速运动 D．微观世界，低速运动11．（2023春·湖南常德·高一校考期中）关于牛顿力学、相对论、量子力学，下列说法正确的是（）A．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都适用B．牛顿力学适用于高速运动的物体，相对论适用于低速运动的物体C．牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动D．相对论与量子力学否定了牛顿力学理论12．（2023春·广东江门·高一新会陈经纶中学校考期中）地面上的观察者测得真空中的光速为v1，在匀速直线运动的列车内，观察者测得真空中的光速为v2，根据狭义相对论，下列判断正确的是（）A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．无法确定13．（2023·湖南·高三学业考试）关于相对论与经典力学理论，下述说法中错误的是（）A．经典力学是过时和错误的B．经典力学适用于宏观、低速C．相对论没有否定过去的科学D．经典力学认为时空是绝对的14．（2023春·江苏连云港·高一统考期中）如图所示，在未来某年A乘坐速度为0.8c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的B，B的飞行速度为0.6c，A向B发出一束光进行联络，则B观测到该光束的传播速度为（）A．0.2c B．0.8c C．1.0c D．1.4c15．（2023春·江苏淮安·高一校考阶段练习）1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，关于狭义相对论下列理解正确的是（）A．相对性原理只适用于力学规律，其他规律就不成立了B．如果两个事件在一个参考系中是“同时”的，在另一个参考系中一定也是“同时”的C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D．伽利略相对性原理就是狭义相对论原理7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性同步练习一、单选题1．（2023春·江苏徐州·高一统考期中）如图所示，宇航员驾驶宇宙飞船在观察者上方高速水平飞过。根据相对论可知，与坐在飞船里的宇航员的观测结果相比，地面上静止的观察者观测到（）A．飞船长度更小 B．飞船高度更小 C．飞船长度更大 D．飞船高度更大【答案】A【详解】根据尺缩效应可知动长变短，可知地面上静止的观察者观测到的飞船长度更小，高度不变。故选A。2．（2021秋·江西九江·高三校考期中）关于经典力学的适用范围，可以总结为（）A．宏观、高速运动的物体 B．宏观、低速运动的物体 C．微观、低速运动的物体 D．微观、高速运动的物体【答案】B【详解】经典力学适用于做低速运动的宏观物体，不适用于做高速运动的微观粒子。故选B。3．（2023春·辽宁沈阳·高一校联考期中）明明根据课堂上所学的知识做了一些笔记，其中正确的是（

）A．牛顿巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值B．太阳系中的所有行星绕太阳运转的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同C．选择不同的参考系，光的传播速度不同D．相对论时空观认为：物理过程的快慢跟物体的运动状态有关。这和牛顿力学的观点是一致的【答案】B【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，但没有给出引力常量G的值；1798年，卡文迪什利用扭秤，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值，故A错误；B．由开普勒第三定律可知：所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同，用公式表达为，其中k是一个对绕同一恒星运转的行星都相同的常量，故B正确；C．在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的，故C错误；D．相对论时空观认为物体的长度和物理过程的快慢都跟物体的运动状态有关，这和牛顿力学的观点是不同的，故D错误。故选B。4．（2023春·浙江宁波·高一效实中学校考期中）下列说法正确的是（）A．狭义相对论下的时空观是一种绝对时空观B．牛顿力学取得了巨大成就，适用于一切领域C．现代物理学的发展说明牛顿力学是错误且毫无意义的D．狭义相对论的其中一个假设是在不同的惯性参考系中物理规律的形式都是相同的【答案】D【详解】A．经典力学的时空观是一种绝对时空观，经典力学的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关，同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，对不同参考系中的观察者来说也是同时发生的，故A错误；B．牛顿力学适用于宏观、低速的物体，故B错误；C．现代物理学的发展说明牛顿力学是正确且十分具有意义的，故C错误；D．狭义相对论的其中一个假设是在不同的惯性参考系中物理规律的形式都是相同的，故D正确。故选D。5．（2023春·江苏扬州·高一统考期中）如图所示，位于教室中央的光源发出一个闪光，闪光照到了教室的前壁和后壁。教室的长度为。在平行于教室高速运动的太空飞船上的观察者（）A．测得照到前壁的光速度小于cB．观测到飞船上的时间进程比教室慢C．测得教室的长度小于D．观察到光同时到达前、后壁【答案】C【详解】AD．根据光速不变原理，不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的等于，教室相对于飞船向左运动，则光到前壁的路程变短，光先到达前壁，故AD错误；BC．根据爱因斯坦的相对论，可知飞太空飞船上的观察者认为看到教室中的时钟变慢，即观测到飞船上的时间进程比教室快，教室的长度变短小于，故B错误，C正确。故选C。6．（2022·高一课时练习）如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为真空中光速）的飞船反向运动，则下列说法正确的是（）A．甲、乙两人相对速度为1.4cB．甲观察到乙的身高变短了C．甲观察到乙所乘坐的飞船变短D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快【答案】C【详解】A．甲、乙两人速度均相对于同一参考系，现以甲为参考系，则原参考系相对于甲以0.6c的速度向右运动，乙相对于原参考系以0.8c的速度向右运动，则甲、乙的相对速度故A错误；B．因为身高方向与他们的运动方向垂直，所以两人看到对方的身高不变，故B错误；C．根据相对论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；D．根据相对论的钟慢效应，可知甲观察到乙所带的钟表显示时间变慢，故D错误。故选C。7．（2022·高一单元测试）在惯性参考系S中有两个静止质量都是的粒子A和B，分别以速度沿同一直线相向运动，相碰后合在一起成为一个粒子，则其合成粒子的静止质量为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】运动质量与静止质量之间的关系式为（其中为光速）两个静止质量都是的粒子A和B，分别以速度沿同一直线相向运动，根据动量守恒定律可知，碰撞后合成粒子的速度为0；设合成后粒子的静止质量为，对碰撞前后根据质能方程结合能量守恒定律可得解得故选C。8．（2022·高一单元测试）某火箭在地面上的长度为L0，发射后它在地面附近高速（约0.3c）飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法不正确的是（）A．下方地面上的人观察到火箭上的时钟变慢了B．下方地面上的人观察到火箭变短了C．火箭上的人观察到火箭变短了D．火箭上的人看到下方地面上的物体都变短了【答案】C【详解】AB．根据爱因斯坦相对论（尺缩效应、钟慢效应）可知，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，火箭上的时钟变慢了，AB正确，不符合题意。C．火箭上的人与火箭之间没有相对运动，所以此人观察到火箭的长度和时间进程均无变化，C错误，符合题意。D．运动是相对的，火箭上的人看到地面上的物体长度变短了，D正确，不符合题意。故选C。9．（2023春·江苏南京·高一南京市中华中学校考期中）A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上，且v1＜v2.地面上的观察者认为走得最快的时钟是（）A．A时钟 B．B时钟C．C时钟 D．无法确定【答案】A【详解】根据公式可知，相对于观察者的速度v越小，其上的时间进程越快，地面上的钟A的速度v=0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快。A正确。故选A。10．（2023春·江苏徐州·高一统考期中）高速运动的μ子寿命变长这一现象，用牛顿力学无法解释，说明牛顿力学是有局限性的，牛顿力学的适用范围是（）A．宏观世界，高速运动 B．宏观世界，低速运动C．微观世界，高速运动 D．微观世界，低速运动【答案】B【详解】经典力学不能用于处理微观、高速运动的物体，只适用于宏观世界，低速运动。故选B。11．（2023春·湖南常德·高一校考期中）关于牛顿力学、相对论、量子力学，下列说法正确的是（）A．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都适用B．牛顿力学适用于高速运动的物体，相对论适用于低速运动的物体C．牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动D．相对论与量子力学否定了牛顿力学理论【答案】C【详解】AC．牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动，故A错误，C正确；B．牛顿力学适用于低速运动的物体，相对论适用于低速运动的物体，也适用于高速运动的物体，故B错误；D．相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论，牛顿力学理论在宏观低速运动中仍适用，故D错误。故选C。12．（2023春·广东江门·高一新会陈经纶中学校考期中）地面上的观察者测得真空中的光速为v1，在匀速直线运动的列车内，观察者测得真空中的光速为v2，根据狭义相对论，下列判断正确的是（）A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．无法确定【答案】C【详解】根据狭义相对论光速不变原理，光在真空中总是以确定的速度传播，速度的大小同光源的运动状态无关，在真空中的各个方向上，光信号传播速度的大小均相同，光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关，可知v1＝v2故选C。13．（2023·湖南·高三学业考试）关于相对论与经典力学理论，下述说法中错误的是（）A．经典力学是过时和错误的B．经典力学适用于宏观、低速C．相对论没有否定过去的科学D．经典力学认为时空是绝对的【答案】A【详解】A．基于实验检验的牛顿力学不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中，Ａ错误；B．经