2023-2024學(xué)年高中物理人教版（2019）必修第二冊課后習(xí)題 第七章 相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性（含答案）

5相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性

A級必備知識基礎(chǔ)練

1.（2021山西太原高一期末）按照相對論的時空觀，下列說法正確的是（）

A.時間和空間都是獨立于物體及其運動而存在的

B.在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的

C.運動物體的長度跟物體的運動快慢無關(guān)

D.在高速運動的飛機(jī)上，原子鐘的計時會變快

2.（2021江蘇阜寧高一期中）如圖所示，按照狹義相對論的觀點，火箭B是“追趕”光飛行的;火箭A是“迎

著“光飛行的。若火箭相對地面的速度均為％則兩火箭上的觀察者測出的光速分別為（）

三05

A.c+v,c-v

B.c,c

C.c-v,c+v

D.無法確定

3.假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運行，其內(nèi)站立著一個中等身材的人，站在路旁的人觀察

車?yán)锏娜?，觀察的結(jié)果是（）

A.這個人是一個矮胖子

B.這個人是一個瘦高個子

C.這個人矮但不胖

D.這個人瘦但不高

4.（2021江蘇無錫高一期末）如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v（v

接近光速c）o地面上測得它們相距為L,根據(jù)相對論時空觀，則A測得兩飛船間的距離（）

--V?--V?

飛^5飛船力

A.大于L

B.等于L

C.小于L

D.與v無關(guān)

5.（2021江蘇常熟高一期中）慣性系S中有一邊長為L的立方體,從相對S系沿x方向以接近光速勻速

飛行的飛行器上觀察該立方體的形狀是（）

7Lx二：7l

6.如果飛船以0.75c的速度從你身邊飛過，飛船上的人看飛船上的一個燈亮了10min,你觀測到這個燈

亮的時間約為多少？

7.一枚靜止時長30m的火箭以0.6c的速度從觀察者的身邊掠過，則火箭上的人測得火箭的長度為多

少?觀察者測得火箭的長度為多少？

B級關(guān)鍵能力提升練

8.（多選X2021福建莆田高一期中）以下說法正確的是（）

A.經(jīng)典力學(xué)理論普遍適用，大到天體，小到微觀粒子

B.相對論與量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論

C.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)而改變

D.經(jīng)典力學(xué)理論具有一定的局限性

9.（多選）下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、狹義相對論和量子力學(xué)的說法正確的是（）

A.牛頓運動定律不適用于研究天間一號探測器的發(fā)射

B.經(jīng)典物理學(xué)是相對論在低速運動條件下的特殊情形

C.狹義相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)徹底否定了經(jīng)典力學(xué)

D.真空中光速在不同的慣性參考系中是相同的

10.如圖所示,沿平直鐵路有間距相等的三座鐵塔A、B和C。假想有一列車沿AC方向以接近光速行

駛,當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是（）

ABC

PW叫邛

A.同時被照亮B.A先被照亮

C.C先被照亮D.無法判斷

11.在一個高速旋轉(zhuǎn)的巨大轉(zhuǎn)盤上放置三個完全相同的時鐘放在轉(zhuǎn)軸處方放在中間,c放在邊緣處,

如圖所示。對于地面上的觀察者，根據(jù)相對論認(rèn)為三個時鐘的快慢情況，下列說法正確的是（）

A.a鐘最快力、c鐘一樣慢

B.a鐘最慢,b、c鐘一樣快

C.a鐘最快,c鐘最慢

D.a鐘最慢,c鐘最快

12.（2021江蘇徐州高一期末）如圖所示，一同學(xué)在教室上課，教室的長度為9m,教室中間位置有一光

源。有一飛行器從前向后高速通過教室外側(cè)，已知光速為c,飛行器中的飛行員認(rèn)為（）

前后

A.教室中的時鐘變快

B.教室的長度大于9m

C.從光源發(fā)出的光先到達(dá)教室后壁

D.光源發(fā)出的光晌后的速度小于c

13.如果航天員以接近于光速的速度朝某一星體飛行，如圖所示。下列說法正確的是（）

☆。

A.航天員根據(jù)自己的質(zhì)量在增加發(fā)覺自己在運動

B.航天員根據(jù)自己的心臟跳動在慢下來發(fā)覺自己在運動

C.航天員根據(jù)自己在變小發(fā)覺自己在運動

D.航天員永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道自己的速度

5相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性

1.B相對論的時空觀認(rèn)為時間和空間與物體及其運動都有關(guān)系，故A錯誤;相對論的時空觀認(rèn)

為在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的，故B正確湘對論的時空觀認(rèn)為運動物體的

長度跟物體的運動快慢有關(guān)，故C錯誤;相對論的時空觀認(rèn)為在高速運動的飛機(jī)上，原子鐘的計時

會變慢，故D錯誤。

2.B根據(jù)狹義相對論的觀點，光速不變,即光速的大小與觀察者的運動無關(guān)，所以兩火箭上的觀

察者測出的光速都是c,故選B?

3.D由公式/=/o卜取可知,在運動方向上，人的寬度要減小,在垂直于運動方向上，人的高度不

變。

4.A根據(jù)L=Lo為在相對靜止參考系中的長度I為在相對運動參考系中的長度，地面

上測得它們相距為L,是以高速飛船為參考系，而A測得的長度為以靜止參考系的長度，大于L。

故選A。

5.D根據(jù)相對論效應(yīng)可知，沿x軸方向正方形邊長縮短，沿y軸方向正方形邊長不變。故選D。

6.答案約15min

解析設(shè)觀測燈亮的時間為工，則

7.答案30m24m

解析一枚靜止時長30m的火箭以0.6c的速度從觀察者的身邊掠過，根據(jù)狹義相對論得火箭上

的人測得火箭的長度為30mo根據(jù)長度收縮效應(yīng)得觀察者測得火箭的長度1=24

mo

8.CD經(jīng)典力學(xué)理論適用于宏觀物體,不適用于微觀粒子,A錯誤;相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，

而是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有各自的成立范圍,B錯誤;在相對論中,物體的質(zhì)量隨運動狀態(tài)而改

變，在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量與運動狀態(tài)無關(guān),C正確;經(jīng)典力學(xué)理論具有一定的局限性,對高速

微觀粒子不適用,D正確。

9.BD牛頓運動定律屬于經(jīng)典力學(xué)的研究范疇,適用于宏觀、低速運動的物體，低速和高速的標(biāo)

準(zhǔn)是相對于光速而言的，可判定牛頓運動定律適用于研究天問一號探測器的發(fā)射,A錯誤;相對論

和量子力學(xué)的出現(xiàn),并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典物理學(xué)是相對論在低速運動條件下的特殊情形,B

正確,C錯誤；根據(jù)狹義相對論的光速不變原理，真空中光速在不同的慣性參考系中是相同的,D

正確。

10.C列車上觀測者以列車為參考系，鐵塔A、B、C沿C4方向以接近光速運動，根據(jù)光速不變

原理，鐵塔發(fā)出的閃光向A和C均以光速c傳播，而A是遠(yuǎn)離光線運動,C是向著光線運動，在

列車上的觀測者看來，光傳播到A的距離長一些，傳播到C的距離短些，所以光線先傳播到C,即

鐵塔C先被照亮，選項C正確。

ll.C根據(jù)公式加二1^虧地面上的觀察者認(rèn)為C鐘走得最慢，因為它相對觀察者的速度最大力

兩

鐘比C鐘快一■些，而4鐘最快，選項C正確。

12.C根據(jù)愛因斯坦的相對論，可知飛行器中的飛行員認(rèn)為看到教室中的時鐘變慢，教室的長度

變短，即長度小于9m,選項A