新教材同步系列2024春高中物理第五章牛顿力学的局限性与相对论初步1牛顿力学的成就与局限性2相对论时空观3宇宙起源和演化课后提升训练粤教版必修第二册

第五章第一、二、三节A组·基础达标1．(2024年广州荔湾区期末)经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指()A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域B．地球表面上的物质世界C．人眼能看到的物质世界D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界【答案】D【解析】依据中学物理中的规定，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．故A、B、C错误，D正确．2．(2024年茂名期末)经典力学规律有其局限性．物体以下列哪个速度运动时，经典力学规律不适用()A．2.5×10-5m/s B．2.5×102m/sC．2.5×103m/s D．2.5×108m/s【答案】D【解析】当速度接近光速时，由相对论规律可知，物体的质量将随速度的变更而变更，经典力学不再适用(当物体的速度接近光速时，从相对论角度来说，时间延长、空间缩短、质量增加．)．选D．3．(多选)下列现象能用牛顿的经典力学很好地说明的是()A．高速马路上行驶的汽车B．空气中下落的雨滴C．原子核外电子绕核的转动D．空气中飘浮的肥皂泡【答案】ABD4．如图所示，依据狭义相对论的观点，火箭B是“追逐”光的；火箭A是“迎着”光飞行的．若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的视察者测出的光速分别为()A．c＋v，c－v B．c，cC．c－v，c＋v D．无法确定【答案】B5．(2024年中山二中月考)在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向四周传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端诞生，闪光到达车厢前壁时，两只小鸡在车厢前端诞生．则()A．在火车上的人看来，一只小猫先诞生B．在火车上的人看来，两只小鸡先诞生C．在地面上的人看来，一只小猫先诞生D．在地面上的人看来，两只小鸡先诞生【答案】C【解析】火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中心，闪光同时到达前后两壁，则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时诞生，A、B错误；地面上的人认为，地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些，故在地面上的人看来，一只小猫先诞生，C正确，D错误．6．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是()ABCD【答案】C7．关于经典力学，下列说法错误的是()A．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定B．经典力学可看作相对论、量子力学在确定条件下的特别情形C．经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用D．经典力学对高速运动的微观粒子不适用【答案】A【解析】相对论、量子力学的提出，没有否定经典力学，只是对力学的完善；经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特别情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学，A错误，符合题意．8．如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb<vc，则地面的视察者认为走得最慢的钟为()A．a B．bC．c D．无法确定【答案】C【解析】依据公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))可知，相对于视察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由vc>vb>va，知c钟走得最慢．9．带电π介子静止时的平均寿命是2.6×10-8s，某加速器射出的带电π介子的速率是2.4×108m/s．试求：(1)在试验室中测得这种粒子的平均寿命是____________．(2)上述π介子的速率衰变前在试验室中通过的平均距离为________．【答案】(1)4.33×10-8s(2)10.4m【解析】(1)由τ＝eq\f(t0,\r(1－\f(v2,c2)))，得π介子的平均寿命是τ＝eq\f(2.6×10-8,\r(1－\f((2.4×108)2,(3.0×108)2)))s＝4.33×10-8s．(2)π介子衰变前在试验室中通过的平均距离s＝τ·v＝4.33×10-8s×2.4×108m/s＝10.4m．10．(多选)(2024年深圳华侨中学月考)如图所示，地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲视察者站在光源旁，乙视察者乘坐速度为v(接近光速)的火箭沿AB方向飞行，两视察者身边各有一个事先在地面校准了的相同的时钟，下列对相关现象的描述正确的是()A．甲测得的光速为c，乙测得的光速为c－vB．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了C．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为B先接收到闪光【答案】CD【解析】依据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲、乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c，故A错误；依据钟慢效应——运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走得越慢，接近光速时，钟就几乎停止了，甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变慢了，故B错误；依据尺缩效应——在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，可知甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离，故C正确；当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，对乙而言，乙认为B先接收到闪光，故D正确．B组·实力提升11．一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，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c【答案】B【解析】飞船上的视察者相对飞船是静止的，测得飞船长度为静止长度30m，A错误；地球上的视察者相对飞船的速度为0.6c，测得飞船的长度l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))＝0.8l0＝24m，B正确；由光速不变原理知光信号的速度与参考系无关，C、D错误．12．经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的敬重．自20世纪以来，人们发觉了一些新的事实，用经典力学无法说明．下列说法正确的是()A．由于经典力学有局限性，所以它是错误的B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立C．狭义相对论能描述微观粒子运动的规律D．量子力学能描述微观粒子运动的规律【答案】D【解析】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、宏观条件下的特别情形，故A错误；当物体的速度接近光速时，经典力学不再成立，故B错误；量子力学能够描述微观粒子运动的规律，故C错误，D正确．13．如图所示，车厢长为L，正以速度v(v很大)匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两个完全相同的小球，从车厢中点以相同的速度v0分别向前、后两个方向匀速运动(相对于车厢)．则：(1)在车厢内的视察者看来，小球________(填“能”或“不能”)同时到达两壁．(2)在地面上的视察者看来，小球________(填“能”或“不能”)同时到达两壁．【答案】(1)能(2)不能【解析】在车上的视察者