2024-2025学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性训练含解析新人教版必修2

PAGE7-相对论时空观与牛顿力学的局限性学问点一相对论时空观1.(多选)关于爱因斯坦相对论时空观的两个假设，以下说法正确的是()A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D．真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的2．(多选)设某人在速度为0.5cA．飞船正前方地面上的视察者看到这一光速为1.5B．飞船正后方地面上的视察者看到这一光速为0.5C．在垂直飞船前进方向地面上的视察者看到这一光速是cD．在地面上任何地方的视察者看到的光速都是c3．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4．一高速列车在通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的视察结果为()A．洞口为椭圆形，长度变短B．洞口为圆形，长度不变C．洞口为椭圆形，长度不变D．洞口为圆形，长度变短学问点二牛顿力学的局限性5.下列对经典力学的评价，正确的是()A．经典力学揭示的自然界的运动规律，是不正确的B．经典力学的时空观符合我们四周的客观事实，是完全正确的C．经典力学只适用于宏观低速现象D．经典力学既然有误，就不能再用来解决我们日常生活中的问题了6．牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来，创立了经典力学．随着近代物理学的发展，科学试验发觉了很多经典力学无法说明的事实，关于经典力学的局限性，下列说法正确的是()A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论来解决C．经典力学适用于宏观、低速运动的物体D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体7．对于时空观的相识，下列说法正确的是()A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再接着发挥作用D．经典物理学建立在试验的基础上，它的结论又受到多数次试验的检验，因此在任何状况下都适用8．关于经典力学，下列说法正确的是()A．经典力学完全适用于宏观、低速运动B．经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的C．随着物理学的发展，经典力学将渐渐成为过时的理论D．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经失去了它的应用价值关键实力综合练进阶训练其次层一、单选题1．在地面旁边有一高速飞行的火箭，关于地面上的视察者和火箭中的工作人员视察到的现象，下列说法正确的是()A．地面上的人视察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了B．地面上的人视察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭中的工作人员视察到火箭的长度不变而时间进程却改变了D．地面上的人视察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了2．如图所示，竖直墙上挂着一个时钟，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的速度平行于y轴沿正方向运动，视察到钟的面积为S′.则S和SA．S>S′B．S＝S′C．S<S′D．无法推断3.惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)，从相对S系沿x方向接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是()4．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的状况的是()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二、多选题5．下列说法正确的是()A．在以eq\f(1,1000)c竖直上升的火箭上向前发出的光，对地速度肯定比c大B．在以eq\f(1,1000)c竖直上升的火箭上向前发出的光，对地速度肯定比c小C．在以eq\f(1,1000)c竖直上升的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为cD．在以eq\f(1,1000)c竖直上升的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c6．有两辆较长的火车A和B，火车A静止不动，A的中心有一个光源，在某时刻发出一个闪光．此时火车B正以一较大的速度在平行于火车A的轨道上匀速运动，如图所示．关于火车A和火车B上的视察者视察到的现象，下列说法正确的是()A．火车A上的视察者看到闪光先到达火车A的前壁B．火车A上的视察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁C．火车B上的视察者看到闪光不同时到达火车A的前、后壁D．火车B上的视察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁学科素养升级练进阶训练第三层1．如图所示，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vB和vC朝同一方向飞行的两枚火箭上，且vB<vC.地面上的视察者认为哪个时钟走得最慢？哪个时钟走得最快？ 2．半人马座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016m．设有一宇宙飞船自地球来回于半人马座α星之间．若宇宙飞船的速度为第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性必备学问基础练1．答案：AC解析：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A、C正确．2．答案：CD解析：依据爱因斯坦相对论时空观的两个假设之一：光速不变原理可知，视察者在地面上、飞船中观测光的速度均为c，故C、D正确，A、B错误．3．答案：D解析：依据长度的相对性，相对运动方向上的长度减小，垂直于运动方向上的长度不变，所以这个人瘦但不高，D正确．4．答案：D解析：依据长度的相对性，运动长度为l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))，故在运动方向上由于有“尺缩效应”，隧道长度变短；而在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口依旧为圆形，故选D.5．答案：C解析：经典力学适用于低速、宏观世界，相对论适用于高速、微观世界．日常生活中经典力学是适用的．6．答案：C解析：火车提速后的速度仍旧远小于光速，有关速度问题仍旧能用经典力学来处理，故A错误；相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自适用范围，经典力学是狭义相对论在低速(v≪c)条件下的近似，因此经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例，故B错误；经典力学适用于宏观、低速运动的物体，不仅仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体，像乒乓球、篮球、飞鸟等也可以运用，故C正确，D错误．7．答案：B解析：相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律，经典物理学是低速运动时的特例，但经典物理学有简洁的优势，还将在自己的适用范围内接着发挥作用．故A、C、D错误，B正确．8．答案：A解析：经典力学完全适用于宏观、低速运动的物体，宏观物体是相对于微观粒子而言的，故A正确；经典力学取得了巨大的成就，但它也具有肯定的局限性，并不是普遍适用的，故B错误；在微观高速状况下，要用量子力学和相对论来说明，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，经典力学在其适用范围内仍旧是正确的，不会过时，也不会失去应用价值，故C、D错误．关键实力综合练1．答案：A解析：依据狭义相对论的“尺缩效应”和“钟慢效应”可推断选项A正确．2．答案：A解析：视察者B以0.8c的速度平行于y轴沿正方向运动，依据尺缩效应，视察到钟的面积为S′<S3．答案：C解析：由l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)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轴上的边长不变，故C对．4．答案：D解析：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处在管子内部．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．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度在梭镖和管子的方向上，且大小是其一半，那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度大小一样，你看到这两样东西都缩短了，且缩短量相同．所以你看到的一切都是相对的——依靠于你的参考系．故选D.5．答案：CD解析：依据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，即对不同的惯性参考系光速是相同的，因此C、D正确，A、B错误．6．答案：BC解析：由于火车A静止，光源发出的光传播到前、后壁的距离相同，所以火车A上的视察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁，选项A错误，B正确；火车B上的视察者感到火车A的前、后壁到光源的距离不同，而光速不变，所以火车B上的视察者看到闪光不同时到达火车A的前、后壁，选项D错误，C正确．学科素养升级练1．答案：地面上的视察者认为时钟C走得最慢，地面上的钟A走得最快．解析：地面上的视察者认为C钟走得最慢，因为它相对于视察者的速度最大．依据公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))可知，相对于视察者的速度v越大，其上的时间进程越慢．地面上的钟v＝0，它所记录的两事务的时间间隔最大，即地面上的钟