2024-2025学年新教材高中物理第7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时分层作业含解析新人教版必修第二册

PAGE3-课时分层作业(十二)相对论时空观与牛顿力学的局限性(建议用时：25分钟)◎考点一相对论时空观的理解1．如图所示，沿平直铁路途有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光时，列车上的视察者看到A、C两铁塔被照亮的依次是()A．同时被照亮 B．A先被照亮C．C先被照亮 D．无法推断C[因列车沿AC方向接近光速行驶，故它靠近C远离A，所以光由B动身后，C的反射光先到达列车上的视察者，可知视察到C先被照亮，故C正确。]2．(多选)下列说法符合狭义相对论的假设的是()A．在不同的惯性参考系中，一切力学规律都是相同的B．在不同的惯性参考系中，物理规律一般是不同的C．在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是相同的D．在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是不同的AC[在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确，B错误；在不同的惯性参考系中，真空中的光速不变，选项C正确，D错误。]3．(多选)在狭义相对论中，下列说法正确的是()A．全部惯性参考系中基本规律都是相同的B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关C．在不同惯性参考系中，光在真空中沿不同方向传播速度不相同D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与视察者的相对状态而变更AB[依据相对论的观点，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；在一切惯性参考系中，光在真空中的传播速度都相等；质量、长度、时间的测量结果会随物体与视察者的相对状态而变更。故选项A、B正确。]4．如图所示，依据狭义相对论的观点，火箭A是迎着光行驶的，火箭B是“追逐”光的，若火箭相对于地面的速度为v，则两火箭上的视察者测出的光速分别为()A．c＋vc－v B．c－vc＋vC．cc D．无法确定C[依据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，视察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确。]5．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的视察者A视察到钟的面积为S，另一视察者B以0.8c的速度沿平行于y轴方向运动，视察到钟的面积为S′。则S和S′的大小关系是()A．S＞S′ B．S＝S′C．S＜S′ D．无法推断A[视察者B以0.8倍光速沿平行于y轴方向运动，依据狭义相对论的长度收缩效应可知，B视察到的钟沿y轴方向的直径将减小，而沿z轴方向的直径不变，钟的面积比地面上静止的视察者视察到的面积要小，即S＞S′，故A正确。]◎考点二牛顿力学的局限性6．牛顿运动定律不适用于下列哪种状况()A．探讨原子中电子的运动B．探讨“神舟十号”飞船的高速放射C．探讨地球绕太阳的运动D．探讨飞机从北京飞往纽约的航线A[牛顿运动定律属于牛顿力学的探讨范畴，适用于宏观低速运动的物体，并留意到低速和高速的标准是相对于光速而言的，可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A中状况不适用，故A正确。]7．(多选)关于经典力学理论，下列说法正确的是()A．经典力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础B．经典力学的理论体系是经过几代科学家长期的探究，历经曲折才建立起来的C．经典力学具有丰富的理论成果，也建立了验证科学的方法体系D．当物体运动速度很大(v→c)、引力很强、活动空间很小(微观)时，经典力学理论所得的结果与试验结果之间符合得很好ABC[经典力学理论的建立历程曲折，成果显著，是物理学、天文学及现代工程技术的理论基础，但也存在一些局限性，当物体运动速度很大(v→c)、引力很强、活动空间很小(微观)时，经典力学理论所得的结果与试验结果之间出现了较大的偏差，选项A、B、C正确，D错误。](建议用时：10分钟)8．假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人视察车里的人，视察的结果是()A．这个人是一个矮胖子B．这个人是一个瘦高个子C．这个人矮但不胖D．这个人瘦但不高D[取路旁的人为惯性参考系，车上的人相对于路旁的人高速运动，依据长度收缩效应，人在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变更，故选项D正确。]9．如图所示，假设一根10m长的梭镖以光速穿过一根10m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子状况的是()A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．全部这些都与视察者的运动状况有关D[假如你是在相对于管子静止的参考系中视察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全在管子内部。然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子，故D正确，A、B、C错误。]10．“世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关。依据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与视察者有不同相对速度(沿尺长方向)的状况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系如图所示。由此可知，当米尺和视察者的相对速度达到0.8c(c为光速)时，米尺的长度大约为________m。在日常生活中，我们无法视察到米尺长度变更的现象，是因为视察者相对于米尺的运动