7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步练习（Word版，含答案）
文档属性
| 名称 | 7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步练习（Word版，含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 59.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-09 10:03:43 | ||
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文档简介
人教版必修二7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 、 两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，，在地面上的人观察到的结果正确的是
A. 火箭 上的时钟走得最快 B. 地面上的时钟走得最快
C. 火箭 上的时钟走得最快 D. 火箭 上的时钟走得最慢
2. 下列关于经典力学的说法正确的是
A. 经典力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体
B. 经典力学适用于微观、高速（接近光速）运动的粒子
C. 相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了
D. 经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用
3. 话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去邀游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是
A. 哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了
B. 弟弟思念哥哥而加速生长了
C. 由相对论可知，物体速度越大，在其上时间进程就越慢，生理过程也越慢
D. 这是神话，科学无法解释
4. 关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是
A. 相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论
B. 经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
C. 经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动
D. 不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
5. 下列运动中不能用经典力学规律描述的是
A. 子弹的飞行 B. 和谐号从深圳向广州飞驰
C. 人造卫星绕地球运动 D. 粒子接近光速的运动
6. 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，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是
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
二、双项选择题（共1小题；共4分）
7. 下列说法中正确的是
A. 经典力学是以牛顿的三大定律为基础的
B. 经典力学在任何情况下都适用
C. 当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了
D. 相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义
三、多项选择题（共1小题；共4分）
8. 下列服从经典力学规律的是
A. 自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动
B. 发射导弹、人造卫星、宇宙飞船
C. 物体运动的速率接近于真空中的光速
D. 地壳的变动
四、填空题（共13小题；共38分）
9. 世纪，英国物理学家 根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度 光速 。
10. 年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度 ！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系 （填“相符”或“不符）
11. 爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是 的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
12. 牛顿力学的成就：牛顿力学的基础是 ， 定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。
13. 牛顿力学 被新的科学成就所否定，当物体运动的速度 时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别。
14. 判断下列说法的正误。
沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短。
15. 判断下列说法的正误。
洲际导弹的速度可达到 ，在这种高速运动状态下，经典力学不适用。
16. 判断下列说法的正误。
当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了。
17. 判断下列说法的正误。
对于质子、电子的运动情况，经典力学同样适用。
18. 以约 的速度运行的飞船上，一只完好的手表走过 ，地面上的时钟显示的时间 （填“大于”“等于”或“小于”）。
19. 判断下列说法的正误。
运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的 子的寿命变长。
20. 判断下列说法的正误。
经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动经典力学就无能为力了。
21. 来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫作 子的次级宇宙射线， 子低速运动时的寿命只有 ，按常理， 子不可能穿过高度大于 的大气层到达地面，但实际上在地面上可以观测到许多 子，则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命 （选填“大于”“等于”或“小于”）。如果观察者和 子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度 （选填“大于”“等于”或“小于”）；如果观察者和 子一起以 的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速 。（选填“大于”“等于”或小于”）
五、解答题（共6小题；共78分）
22. 长度收缩效应：
（1）如果与杆相对静止的人测得杆长是 ，沿着杆的方向，以 相对杆运动的人测得杆长是 ，那么两者之间的关系是 。
（2） 与 的关系总有 ，即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态 。（填“无关”或“有关”）
23. 牛顿力学局限性：
（1）牛顿力学的适用范围是 （填“高速”或“低速”）运动的 （填“宏观”或“微观”）物体。
（2）当物体以接近光速运动时，有些与牛顿力学的结论 。
（3）电子、质子、中子等微观粒子的运动 用牛顿力学来说明。
24. 在静止坐标系中的正立方体边长为 ，另一坐标系以相对速度 平行于正立方体的一边运动。问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少
25. 如图所示，质子束被加速到接近光速，经典力学适用于质子束的运动规律吗
26. 时间延缓效应
（1）如果相对于地面以 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为 ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为 ，那么两者之间的关系是 。
（2） 与 的关系总有 ，即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态 。（填“有关”或“无关”）
27. 地球绕太阳公转的速度是 ，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到 倍光速的速度，请思考：
（1）地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速 被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速
（2）在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗 有什么差别
答案
第一部分
1. B
【解析】在地面上的人看来， 、 两火箭都远离自己，由 知，地面上的人观察到的结果为： 、 两火箭上的时钟都变慢了。又 ，则 火箭上的时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此，B正确，A、C、D错误。
2. A
【解析】经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，即只要速度远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为经典力学的公式，故A正确，B、D错误；相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，故C错误。
3. C
【解析】根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢，时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的。飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体新陈代谢越缓慢。
4. B
【解析】相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，选项A错误，B正确；
经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，选项C、D错误
5. D
【解析】子弹的飞行、火车的运动及人造卫星绕地球的运动，都属于宏观、低速，经典力学能适用。而粒子接近光速的运动，不能适用于经典力学。
6. D
【解析】取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据尺缩效应，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化，故选D。
第二部分
7. A， C
【解析】牛顿运动定律是经典力学的基础，A正确；经典力学只适用于低速、宏观、弱引力场的范围，B错误，C正确；相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，只是说经典力学有一定的适用范围，D错误。
第三部分
8. A， B， D
【解析】经典力学适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B、D正确；
当物体的运动速率接近于光速时，经典力学就不适用了，故C错误.
第四部分
9. 麦克斯韦；等于
10. 都是一样的；不符
11. 相同
12. 牛顿运动定律；万有引力
13. 不会；远小于光速
14.
15.
16.
17.
18. 大于
19.
20.
21. 大于；小于；等于
【解析】 子低速运动时的寿命只有 ，根据时间延缓效应知在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命大于 ；根据长度收缩效应得，如果观察者和 子一起以接近光速的速废飞向地面，观察者认为大气层厚度小于 ；根据光速不变原理得，如果观察者和 子起以 的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速等于 。
第五部分
22. （1）
（2） ；有关
23. （1） 低速；宏观
（2） 不相同
（3） 不能
24.
【解析】本题中正立方体相对于另一坐标系以速度 运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为
测得立方体的体积为 。
25. 不适用
26. （1）
（2） ；有关
27. （1） 地球公转速度属于低速；被加速器加速后的电子的速度属于高速。
（2） 不相同；随飞船旅行的时钟变慢（显示的时间少）。
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一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 、 两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，，在地面上的人观察到的结果正确的是
A. 火箭 上的时钟走得最快 B. 地面上的时钟走得最快
C. 火箭 上的时钟走得最快 D. 火箭 上的时钟走得最慢
2. 下列关于经典力学的说法正确的是
A. 经典力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体
B. 经典力学适用于微观、高速（接近光速）运动的粒子
C. 相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了
D. 经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用
3. 话说有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去邀游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是
A. 哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了
B. 弟弟思念哥哥而加速生长了
C. 由相对论可知，物体速度越大，在其上时间进程就越慢，生理过程也越慢
D. 这是神话，科学无法解释
4. 关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是
A. 相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论
B. 经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
C. 经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动
D. 不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
5. 下列运动中不能用经典力学规律描述的是
A. 子弹的飞行 B. 和谐号从深圳向广州飞驰
C. 人造卫星绕地球运动 D. 粒子接近光速的运动
6. 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，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是
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
二、双项选择题（共1小题；共4分）
7. 下列说法中正确的是
A. 经典力学是以牛顿的三大定律为基础的
B. 经典力学在任何情况下都适用
C. 当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了
D. 相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义
三、多项选择题（共1小题；共4分）
8. 下列服从经典力学规律的是
A. 自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动
B. 发射导弹、人造卫星、宇宙飞船
C. 物体运动的速率接近于真空中的光速
D. 地壳的变动
四、填空题（共13小题；共38分）
9. 世纪，英国物理学家 根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度 光速 。
10. 年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度 ！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系 （填“相符”或“不符）
11. 爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是 的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
12. 牛顿力学的成就：牛顿力学的基础是 ， 定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬。
13. 牛顿力学 被新的科学成就所否定，当物体运动的速度 时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别。
14. 判断下列说法的正误。
沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短。
15. 判断下列说法的正误。
洲际导弹的速度可达到 ，在这种高速运动状态下，经典力学不适用。
16. 判断下列说法的正误。
当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了。
17. 判断下列说法的正误。
对于质子、电子的运动情况，经典力学同样适用。
18. 以约 的速度运行的飞船上，一只完好的手表走过 ，地面上的时钟显示的时间 （填“大于”“等于”或“小于”）。
19. 判断下列说法的正误。
运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的 子的寿命变长。
20. 判断下列说法的正误。
经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动经典力学就无能为力了。
21. 来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫作 子的次级宇宙射线， 子低速运动时的寿命只有 ，按常理， 子不可能穿过高度大于 的大气层到达地面，但实际上在地面上可以观测到许多 子，则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命 （选填“大于”“等于”或“小于”）。如果观察者和 子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度 （选填“大于”“等于”或“小于”）；如果观察者和 子一起以 的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速 。（选填“大于”“等于”或小于”）
五、解答题（共6小题；共78分）
22. 长度收缩效应：
（1）如果与杆相对静止的人测得杆长是 ，沿着杆的方向，以 相对杆运动的人测得杆长是 ，那么两者之间的关系是 。
（2） 与 的关系总有 ，即运动物体的长度（空间距离）跟物体的运动状态 。（填“无关”或“有关”）
23. 牛顿力学局限性：
（1）牛顿力学的适用范围是 （填“高速”或“低速”）运动的 （填“宏观”或“微观”）物体。
（2）当物体以接近光速运动时，有些与牛顿力学的结论 。
（3）电子、质子、中子等微观粒子的运动 用牛顿力学来说明。
24. 在静止坐标系中的正立方体边长为 ，另一坐标系以相对速度 平行于正立方体的一边运动。问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少
25. 如图所示，质子束被加速到接近光速，经典力学适用于质子束的运动规律吗
26. 时间延缓效应
（1）如果相对于地面以 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为 ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为 ，那么两者之间的关系是 。
（2） 与 的关系总有 ，即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态 。（填“有关”或“无关”）
27. 地球绕太阳公转的速度是 ，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到 倍光速的速度，请思考：
（1）地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速 被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速
（2）在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗 有什么差别
答案
第一部分
1. B
【解析】在地面上的人看来， 、 两火箭都远离自己，由 知，地面上的人观察到的结果为： 、 两火箭上的时钟都变慢了。又 ，则 火箭上的时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此，B正确，A、C、D错误。
2. A
【解析】经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，即只要速度远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为经典力学的公式，故A正确，B、D错误；相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，故C错误。
3. C
【解析】根据相对论的时间延缓效应，当飞船速度接近光速时，时间会变慢，时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的。飞船运行的速度越大，时间延缓效应越明显，人体新陈代谢越缓慢。
4. B
【解析】相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，选项A错误，B正确；
经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，选项C、D错误
5. D
【解析】子弹的飞行、火车的运动及人造卫星绕地球的运动，都属于宏观、低速，经典力学能适用。而粒子接近光速的运动，不能适用于经典力学。
6. D
【解析】取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据尺缩效应，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化，故选D。
第二部分
7. A， C
【解析】牛顿运动定律是经典力学的基础，A正确；经典力学只适用于低速、宏观、弱引力场的范围，B错误，C正确；相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，只是说经典力学有一定的适用范围，D错误。
第三部分
8. A， B， D
【解析】经典力学适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B、D正确；
当物体的运动速率接近于光速时，经典力学就不适用了，故C错误.
第四部分
9. 麦克斯韦；等于
10. 都是一样的；不符
11. 相同
12. 牛顿运动定律；万有引力
13. 不会；远小于光速
14.
15.
16.
17.
18. 大于
19.
20.
21. 大于；小于；等于
【解析】 子低速运动时的寿命只有 ，根据时间延缓效应知在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命大于 ；根据长度收缩效应得，如果观察者和 子一起以接近光速的速废飞向地面，观察者认为大气层厚度小于 ；根据光速不变原理得，如果观察者和 子起以 的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速等于 。
第五部分
22. （1）
（2） ；有关
23. （1） 低速；宏观
（2） 不相同
（3） 不能
24.
【解析】本题中正立方体相对于另一坐标系以速度 运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为
测得立方体的体积为 。
25. 不适用
26. （1）
（2） ；有关
27. （1） 地球公转速度属于低速；被加速器加速后的电子的速度属于高速。
（2） 不相同；随飞船旅行的时钟变慢（显示的时间少）。
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