2024-2025学年高中物理课时作业19经典力学的成就与局限性经典时空观与相对论时空观粤教版必修2

PAGE4-课时分层作业(十九)(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．关于经典力学和相对论，下列说法正确的是()A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系D．经典力学包含在相对论之中，经典力学是相对论的特例D[相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论在肯定条件下的特别情形．所以A、B、C不对，D正确．]2．经典力学只适用于“低速”和“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D[在物理学中，宏观世界一般是指不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界．只有选项D正确．]3．(多选)关于狭义相对论基本假设及其结论，下列说法正确的是()A．在不同的惯性系中，真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的质量随速度的增加而增大ABD[狭义相对论的两个基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切做匀速直线运动的惯性参考系，对于描述运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，可知A正确；由两个基本假设可以推出时间间隔具有相对性，物体的质量随速度增加而增大，B、D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．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB.在火箭A上的人视察到的结果正确的是()A．火箭A上的时钟走得最快B．地面上的时钟走得最快C．火箭B上的时钟走得最快D．火箭B上的时钟走得最慢A[在火箭A看来，地面和火箭B都高速远离自己，由t＝eq\f(t0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))eq\s\up20(2)))知，在火箭A上的人视察到的结果是地面和火箭B的时钟都变慢了，且vA＞vB，故地面的时钟最慢，因此A正确，B、C、D错误．]6．一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驶而过，我们会感到车厢、车窗变窄了，而车厢、车窗的高度并没有变更，那么车厢内的人看路旁的电线杆间距将会()A．变窄 B．．变宽C．不变 D．都有可能A[火车相对地面以接近光速的速度向前飞驶，假如以火车为参考系，地面对后飞驶，依据尺缩效应知电线杆间距变窄．]二、非选择题(14分)7．太阳内部不停地发生着猛烈的热核反应，在不断地辐射能量．因而其质量也不断地削减．若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J，试计算太阳在1s内失去的质量．估算5000年内总共削减了多少质量，并求5000年内削减的质量与太阳的总质量2×1027t的比值．[解析]由太阳每秒钟辐射的能量ΔE可得其每秒内失去的质量为Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,3×1082)kg＝eq\f(4,9)×1010kg≈4.4×109kg.在5000年内太阳总共削减的质量为ΔM＝Δm·t＝eq\f(4,9)×1010×5000×24×365×3600kg≈7×1020kg.与太阳的总质量比值为k＝eq\f(ΔM,M)＝eq\f(7×1020,2×1027×103)＝3.5×10－10.[答案]4.4×109kg7×1020kg3.5×10－10[实力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题7分)1．假设地面上有一列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[由公式l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变．]2．(多选)对于公式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2))，下列说法正确的是()A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体的运动速度v＞0时，物体的质量m＞m0，即物体的质量变更了，故经典力学不适用，是不正确的C．当物体以较小速度运动时，质量变更非常微小，经典力学理论仍旧适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变更才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变更非常微小，在分析地球上宏观物体的运动时，不必考虑质量的变更CD[式中的m0是物体静止时的质量，所以选项A错．当物体以较小速度运动时，质量变更非常微小，经典力学理论仍旧适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变更才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动，通常由于物体的运动速度太小，故质量的变更非常微小，一般在分析地球上宏观物体的运动时，不必考虑质量的变更，所以选项B错，选项C、D正确．]3．(多选)在地面旁边有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人视察到的现象中正确的是()A．地面上的人视察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B．地面上的人视察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭上的人视察到火箭的长度和时间进程均无变更D．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变快了BC[依据狭义相对论的钟慢效应和尺缩效应可知，地面上的人视察到火箭变短了，时间进程变慢了，在火箭上的人相对火箭不运动故不会出现这两种效应．]4．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×107m/s.问电子的质量将会发生怎样的变更()A．质量是物体的固有属性与速度无关，所以加速后电子质量不变B．物体的质量随速度的增大而增大，所以加速后电子质量变大C．物体的质量随速度的增大而减小，所以加速后电子质量变小D．因为电子的速度比光速小，所以质量几乎不变B[依据狭义相对论运动物体的质量变大，当速度很小时这种变更很小可以认为质量不变，但是电子的速度v＝6×107m/s与光速3×108m/s相比已经不算太小，电子质量变大，故B正确．]二、非选择题(本题共2小题，共22分)5．(10分)一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×106m/s.问电子的质量增大了还是减小了？变更了百分之几？[解析]依据爱因斯坦的狭义相对论m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))得出运动后的质量增大了．m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))＝eq\f(m0,\r(1－\f(62×106×2,32×108×2)))≈1.0002m0.所以变更的百分比为：eq\f(m－m0,m0)×100%＝0.02%.[答案]增大0.02%6．(12分)近地卫星以7.9km/s的最大运行速度环绕地球匀速运行．其上安装了一只完好的手表走过了1min，地面上的人认为这只表走过这1min“实际”上花了多少时间？[解析]由狭义相对论原理知卫星上测到的时间Δt′＝1min，卫星运行的速度v＝7.9×103m/s.所以地面上的人观测到的时间为Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))eq\s