新教材同步系列2024春高中物理第七章万有引力与宇宙航行5相对论时空观与牛顿力学的局限性课后提升训练新人教版必修第二册

第七章5A组·水平过关1．(2024年广州荔湾期末)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．(多选)(2024年惠州质检)下列运动中，能用牛顿力学规律描述的是()A．小孩用力抛出的石块在空中的运动B．“和谐号”从深圳向广州奔驰C．人造卫星绕地球运动D．粒子接近光速运动【答案】ABC【解析】小孩用力抛出的石块在空中的运动，属于低速、宏观领域，能用牛顿力学规律描述，故A正确；“和谐号”从深圳向广州奔驰，属于低速、宏观领域，能用牛顿力学规律描述，故B正确；人造卫星绕地球运动，属于低速、宏观领域，能用牛顿力学规律描述，故C正确；粒子接近光速运动，属于微观、高速领域，不能用牛顿力学描述，故D错误．3．(多选)牛顿的经典力学能很好地说明下列现象中的()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】ABD【解析】经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界．高速马路上行驶的汽车、空气中下落的雨滴、空气中飘浮的肥皂泡都属于宏观、低速范畴，经典力学适用；原子核外电子绕核的转动属于微观现象，经典力学不适用．4．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】B【解析】依据光速不变原理，B正确．5．(2024年中山二中月考)在高速行进的火车车厢中点位置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，故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，故C正确，D错误．6．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，只是完善了力学；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，选A．7．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】C【解析】依据相对论的尺缩效应，可知沿速度方向(即x方向)的长度变短了，而垂直于速度方向(即y方向)的长度不变，故C正确．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)在试验室中测得该粒子的平均寿命是________．(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________．解：(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．B组·实力提升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中，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，则乙认为B先接收到闪光，故D正确．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．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，现有两只完全相同的小球，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】在车上的视察者看来，A球所用时