人教版2019必修第二冊高中物理同步練習7.5相對論時空觀與牛頓力學的局限性(原卷版+解析)

7.5相對論時空觀與牛頓力學的局限性同步練習一、單選題1．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，宇航員駕駛宇宙飛船在觀察者上方高速水平飛過。根據(jù)相對論可知，與坐在飛船里的宇航員的觀測結(jié)果相比，地面上靜止的觀察者觀測到（）A．飛船長度更小 B．飛船高度更小 C．飛船長度更大 D．飛船高度更大2．（2021秋·江西九江·高三校考期中）關(guān)于經(jīng)典力學的適用范圍，可以總結(jié)為（）A．宏觀、高速運動的物體 B．宏觀、低速運動的物體 C．微觀、低速運動的物體 D．微觀、高速運動的物體3．（2023春·遼寧沈陽·高一校聯(lián)考期中）明明根據(jù)課堂上所學的知識做了一些筆記，其中正確的是（

）A．牛頓巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實驗室比較準確地測出了引力常量G的值B．太陽系中的所有行星繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相同C．選擇不同的參考系，光的傳播速度不同D．相對論時空觀認為：物理過程的快慢跟物體的運動狀態(tài)有關(guān)。這和牛頓力學的觀點是一致的4．（2023春·浙江寧波·高一效實中學?？计谥校┫铝姓f法正確的是（）A．狹義相對論下的時空觀是一種絕對時空觀B．牛頓力學取得了巨大成就，適用于一切領(lǐng)域C．現(xiàn)代物理學的發(fā)展說明牛頓力學是錯誤且毫無意義的D．狹義相對論的其中一個假設是在不同的慣性參考系中物理規(guī)律的形式都是相同的5．（2023春·江蘇揚州·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長度為。在平行于教室高速運動的太空飛船上的觀察者（）A．測得照到前壁的光速度小于cB．觀測到飛船上的時間進程比教室慢C．測得教室的長度小于D．觀察到光同時到達前、后壁6．（2022·高一課時練習）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為真空中光速）的飛船反向運動，則下列說法正確的是（）A．甲、乙兩人相對速度為1.4cB．甲觀察到乙的身高變短了C．甲觀察到乙所乘坐的飛船變短D．甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變快7．（2022·高一單元測試）在慣性參考系S中有兩個靜止質(zhì)量都是的粒子A和B，分別以速度沿同一直線相向運動，相碰后合在一起成為一個粒子，則其合成粒子的靜止質(zhì)量為（）A． B． C． D．8．（2022·高一單元測試）某火箭在地面上的長度為L0，發(fā)射后它在地面附近高速（約0.3c）飛過，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象，以下說法不正確的是（）A．下方地面上的人觀察到火箭上的時鐘變慢了B．下方地面上的人觀察到火箭變短了C．火箭上的人觀察到火箭變短了D．火箭上的人看到下方地面上的物體都變短了9．（2023春·江蘇南京·高一南京市中華中學校考期中）A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度v1和v2朝同一方向飛行的兩個火箭上，且v1＜v2.地面上的觀察者認為走得最快的時鐘是（）A．A時鐘 B．B時鐘C．C時鐘 D．無法確定10．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）高速運動的μ子壽命變長這一現(xiàn)象，用牛頓力學無法解釋，說明牛頓力學是有局限性的，牛頓力學的適用范圍是（）A．宏觀世界，高速運動 B．宏觀世界，低速運動C．微觀世界，高速運動 D．微觀世界，低速運動11．（2023春·湖南常德·高一?？计谥校╆P(guān)于牛頓力學、相對論、量子力學，下列說法正確的是（）A．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，牛頓力學和量子力學都適用B．牛頓力學適用于高速運動的物體，相對論適用于低速運動的物體C．牛頓力學適用于宏觀物體的運動，量子力學適用于微觀粒子的運動D．相對論與量子力學否定了牛頓力學理論12．（2023春·廣東江門·高一新會陳經(jīng)綸中學?？计谥校┑孛嫔系挠^察者測得真空中的光速為v1，在勻速直線運動的列車內(nèi)，觀察者測得真空中的光速為v2，根據(jù)狹義相對論，下列判斷正確的是（）A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．無法確定13．（2023·湖南·高三學業(yè)考試）關(guān)于相對論與經(jīng)典力學理論，下述說法中錯誤的是（）A．經(jīng)典力學是過時和錯誤的B．經(jīng)典力學適用于宏觀、低速C．相對論沒有否定過去的科學D．經(jīng)典力學認為時空是絕對的14．（2023春·江蘇連云港·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，在未來某年A乘坐速度為0.8c（c為光速）的宇宙飛船追趕正前方的B，B的飛行速度為0.6c，A向B發(fā)出一束光進行聯(lián)絡，則B觀測到該光束的傳播速度為（）A．0.2c B．0.8c C．1.0c D．1.4c15．（2023春·江蘇淮安·高一校考階段練習）1905年愛因斯坦提出了狹義相對論，關(guān)于狹義相對論下列理解正確的是（）A．相對性原理只適用于力學規(guī)律，其他規(guī)律就不成立了B．如果兩個事件在一個參考系中是“同時”的，在另一個參考系中一定也是“同時”的C．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的D．伽利略相對性原理就是狹義相對論原理7.5相對論時空觀與牛頓力學的局限性同步練習一、單選題1．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，宇航員駕駛宇宙飛船在觀察者上方高速水平飛過。根據(jù)相對論可知，與坐在飛船里的宇航員的觀測結(jié)果相比，地面上靜止的觀察者觀測到（）A．飛船長度更小 B．飛船高度更小 C．飛船長度更大 D．飛船高度更大【答案】A【詳解】根據(jù)尺縮效應可知動長變短，可知地面上靜止的觀察者觀測到的飛船長度更小，高度不變。故選A。2．（2021秋·江西九江·高三?？计谥校╆P(guān)于經(jīng)典力學的適用范圍，可以總結(jié)為（）A．宏觀、高速運動的物體 B．宏觀、低速運動的物體 C．微觀、低速運動的物體 D．微觀、高速運動的物體【答案】B【詳解】經(jīng)典力學適用于做低速運動的宏觀物體，不適用于做高速運動的微觀粒子。故選B。3．（2023春·遼寧沈陽·高一校聯(lián)考期中）明明根據(jù)課堂上所學的知識做了一些筆記，其中正確的是（

）A．牛頓巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實驗室比較準確地測出了引力常量G的值B．太陽系中的所有行星繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相同C．選擇不同的參考系，光的傳播速度不同D．相對論時空觀認為：物理過程的快慢跟物體的運動狀態(tài)有關(guān)。這和牛頓力學的觀點是一致的【答案】B【詳解】A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，但沒有給出引力常量G的值；1798年，卡文迪什利用扭秤，第一次在實驗室比較準確地測出了引力常量G的值，故A錯誤；B．由開普勒第三定律可知：所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相同，用公式表達為，其中k是一個對繞同一恒星運轉(zhuǎn)的行星都相同的常量，故B正確；C．在不同的參考系中，光的傳播速度都是一樣的，故C錯誤；D．相對論時空觀認為物體的長度和物理過程的快慢都跟物體的運動狀態(tài)有關(guān)，這和牛頓力學的觀點是不同的，故D錯誤。故選B。4．（2023春·浙江寧波·高一效實中學?？计谥校┫铝姓f法正確的是（）A．狹義相對論下的時空觀是一種絕對時空觀B．牛頓力學取得了巨大成就，適用于一切領(lǐng)域C．現(xiàn)代物理學的發(fā)展說明牛頓力學是錯誤且毫無意義的D．狹義相對論的其中一個假設是在不同的慣性參考系中物理規(guī)律的形式都是相同的【答案】D【詳解】A．經(jīng)典力學的時空觀是一種絕對時空觀，經(jīng)典力學的時空觀認為，時間、空間均是絕對的，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，同時也是絕對的，即在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，對不同參考系中的觀察者來說也是同時發(fā)生的，故A錯誤；B．牛頓力學適用于宏觀、低速的物體，故B錯誤；C．現(xiàn)代物理學的發(fā)展說明牛頓力學是正確且十分具有意義的，故C錯誤；D．狹義相對論的其中一個假設是在不同的慣性參考系中物理規(guī)律的形式都是相同的，故D正確。故選D。5．（2023春·江蘇揚州·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長度為。在平行于教室高速運動的太空飛船上的觀察者（）A．測得照到前壁的光速度小于cB．觀測到飛船上的時間進程比教室慢C．測得教室的長度小于D．觀察到光同時到達前、后壁【答案】C【詳解】AD．根據(jù)光速不變原理，不論光源與觀察者之間做怎樣的相對運動，光速都是一樣的等于，教室相對于飛船向左運動，則光到前壁的路程變短，光先到達前壁，故AD錯誤；BC．根據(jù)愛因斯坦的相對論，可知飛太空飛船上的觀察者認為看到教室中的時鐘變慢，即觀測到飛船上的時間進程比教室快，教室的長度變短小于，故B錯誤，C正確。故選C。6．（2022·高一課時練習）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為真空中光速）的飛船反向運動，則下列說法正確的是（）A．甲、乙兩人相對速度為1.4cB．甲觀察到乙的身高變短了C．甲觀察到乙所乘坐的飛船變短D．甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變快【答案】C【詳解】A．甲、乙兩人速度均相對于同一參考系，現(xiàn)以甲為參考系，則原參考系相對于甲以0.6c的速度向右運動，乙相對于原參考系以0.8c的速度向右運動，則甲、乙的相對速度故A錯誤；B．因為身高方向與他們的運動方向垂直，所以兩人看到對方的身高不變，故B錯誤；C．根據(jù)相對論的尺縮效應，甲觀察到乙所乘的飛船變短，故C正確；D．根據(jù)相對論的鐘慢效應，可知甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變慢，故D錯誤。故選C。7．（2022·高一單元測試）在慣性參考系S中有兩個靜止質(zhì)量都是的粒子A和B，分別以速度沿同一直線相向運動，相碰后合在一起成為一個粒子，則其合成粒子的靜止質(zhì)量為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】運動質(zhì)量與靜止質(zhì)量之間的關(guān)系式為（其中為光速）兩個靜止質(zhì)量都是的粒子A和B，分別以速度沿同一直線相向運動，根據(jù)動量守恒定律可知，碰撞后合成粒子的速度為0；設合成后粒子的靜止質(zhì)量為，對碰撞前后根據(jù)質(zhì)能方程結(jié)合能量守恒定律可得解得故選C。8．（2022·高一單元測試）某火箭在地面上的長度為L0，發(fā)射后它在地面附近高速（約0.3c）飛過，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象，以下說法不正確的是（）A．下方地面上的人觀察到火箭上的時鐘變慢了B．下方地面上的人觀察到火箭變短了C．火箭上的人觀察到火箭變短了D．火箭上的人看到下方地面上的物體都變短了【答案】C【詳解】AB．根據(jù)愛因斯坦相對論（尺縮效應、鐘慢效應）可知，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了，火箭上的時鐘變慢了，AB正確，不符合題意。C．火箭上的人與火箭之間沒有相對運動，所以此人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化，C錯誤，符合題意。D．運動是相對的，火箭上的人看到地面上的物體長度變短了，D正確，不符合題意。故選C。9．（2023春·江蘇南京·高一南京市中華中學?？计谥校〢、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度v1和v2朝同一方向飛行的兩個火箭上，且v1＜v2.地面上的觀察者認為走得最快的時鐘是（）A．A時鐘 B．B時鐘C．C時鐘 D．無法確定【答案】A【詳解】根據(jù)公式可知，相對于觀察者的速度v越小，其上的時間進程越快，地面上的鐘A的速度v=0，它所記錄的兩事件的時間間隔最大，即地面上的鐘走得最快。A正確。故選A。10．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）高速運動的μ子壽命變長這一現(xiàn)象，用牛頓力學無法解釋，說明牛頓力學是有局限性的，牛頓力學的適用范圍是（）A．宏觀世界，高速運動 B．宏觀世界，低速運動C．微觀世界，高速運動 D．微觀世界，低速運動【答案】B【詳解】經(jīng)典力學不能用于處理微觀、高速運動的物體，只適用于宏觀世界，低速運動。故選B。11．（2023春·湖南常德·高一?？计谥校╆P(guān)于牛頓力學、相對論、量子力學，下列說法正確的是（）A．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，牛頓力學和量子力學都適用B．牛頓力學適用于高速運動的物體，相對論適用于低速運動的物體C．牛頓力學適用于宏觀物體的運動，量子力學適用于微觀粒子的運動D．相對論與量子力學否定了牛頓力學理論【答案】C【詳解】AC．牛頓力學適用于宏觀物體的運動，量子力學適用于微觀粒子的運動，故A錯誤，C正確；B．牛頓力學適用于低速運動的物體，相對論適用于低速運動的物體，也適用于高速運動的物體，故B錯誤；D．相對論與量子力學并沒有否定牛頓力學理論，牛頓力學理論在宏觀低速運動中仍適用，故D錯誤。故選C。12．（2023春·廣東江門·高一新會陳經(jīng)綸中學?？计谥校┑孛嫔系挠^察者測得真空中的光速為v1，在勻速直線運動的列車內(nèi)，觀察者測得真空中的光速為v2，根據(jù)狹義相對論，下列判斷正確的是（）A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．無法確定【答案】C【詳解】根據(jù)狹義相對論光速不變原理，光在真空中總是以確定的速度傳播，速度的大小同光源的運動狀態(tài)無關(guān)，在真空中的各個方向上，光信號傳播速度的大小均相同，光速同光源的運動狀態(tài)和觀察者所處的慣性系無關(guān)，可知v1＝v2故選C。13．（2023·湖南·高三學業(yè)考試）關(guān)于相對論與經(jīng)典力學理論，下述說法中錯誤的是（）A．經(jīng)典力學是過時和錯誤的B．經(jīng)典力學適用于宏觀、低速C．相對論沒有否定過去的科學D．經(jīng)典力學認為時空是絕對的【答案】A【詳解】A．基于實驗檢驗的牛頓力學不會被新的科學成就所否定，而是作為某些條件下的特殊情形，被包括在新的科學成就之中，Ａ錯誤；B．經(jīng)