7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性基础巩固练习题（word版含答案）

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．以下说法不正确的是（　　）
A．开普勒通过研究第谷的行星观察记录，最终提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．海王星的发现验证了万有引力定律的正确性，显示了理论对实践的巨大指导作用
C．绝对时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在的
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论仍有很大的区别
2．经典力学不适用于下列哪些运动(　　)
A．火箭的发射 B．宇宙飞船绕地球的运动
C．微观粒子的波动 D．汽车在公路上行驶
3．如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb大于vc，则地面上的观察者认为走得最慢的钟为（　　）
A．a B．b C．c D．无法确定
4．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述不正确的是
A．牛顿发现了万有引力定律
B．相对论的创立表明经典力学已不再适用
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域
5．关于物体的质量，下列说法不正确的是（　　）
A．在经典力学中，物体的质量是保持不变的
B．在经典力学中，物体的质量随物体的速度的变化而变化
C．在狭义相对论中，物体静止时的质量最小
D．在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大
6．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′．则S和S′的大小关系是(　　)
A．S>S′ B．S＝S′
C．S7．下列说法正确的是
A．爱因斯坦建立了相对论
B．开普勒发现万有引力定律
C．牛顿测出了万有引力常量
D．卡文迪许发现行星运动三大定律
8．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )
A． B．
C． D．
9．关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（　　）
A．相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学
B．真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C．经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体
D．经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立
10．甲和乙为两个不同的惯性参考系，惯性参考系甲相对惯性参考系乙以速度（接近光速）运动。则下列说法正确的是（ ）
A．甲中的人看到乙中一切物理过程都变快了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变慢了
B．甲中的人看到乙中一切物理过程都变快了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变快了
C．甲中的人看到乙中一切物理过程都变慢了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变快了
D．甲中的人看到乙中一切物理过程都变慢了，乙中的人看到甲中一切物理过程都变慢了
11．英国科学家牛顿是经典力学理论体系的建立者，他有一句名言是：“如果我所见到的比笛卡儿要远些，那是因为我站在巨人的肩上。”关于牛顿等这些科学“巨人”及其成就，下述说法错误的是（　　）
A．开普勒在研究了天文学家第谷的行星观测记录的基础上，发现并提出了行星运动定律
B．牛顿提出万有引力定律，后人利用这一理论发现的海王星，被称为“笔尖下发现的行星”
C．卡文迪许在实验室较准确地测出了引力常量G的数值，并说该实验是“称量地球的重量”
D．以牛顿运动定律为基础的经典力学，包括万有引力定律，既适用于低速运动也适用于高速运动；既适用于宏观世界，也适用于微观世界
12．为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度( )．
A．6.0×108m/s B．3.0×108m/s
C．2.6×108m/s D．1.5×108m/s
13．下列说法中正确的是
A．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，蓝光的条纹间距宽
B．光纤通信利用了光的全反射的原理
C．肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的
D．动车组高速行驶时，在地面上测得车厢的长度明显变短
14．用相对论的观点判断，下列说法错误的是(　　)
A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的
C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度v c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
15．在物理学的发展中，有许多科学家做出了重大贡献，下列说法中错误的是（　　）
A．牛顿建立了速度、加速度等概念，并建立了牛顿三大定律
B．爱因斯坦建立了广义相对论，并预言了引力波的存在
C．伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端
D．伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快
二、填空题（共4题）
16．牛顿力学的成就与局限性
（1）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。
（2）牛顿力学局限性：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。
a.当物体以接近光速运动时，有些规律与牛顿力学的结论_____。
b.电子、质子、中子等微观粒子的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。
（3）牛顿力学____被新的科学成就所否定，当物体的运动速度______时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别。
17．根据爱因斯坦的狭义相对论，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即。请讨论：
（1）如果使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？简答：_______。
（2）光有静止质量吗？简答：______________________________。
18．如图所示，甲乘坐速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c，乙向甲发出一束光进行联络，则甲观测到该光束的传播速度是___________（选填“c”“1.4c”或“0.4c”）；若地面上的观察者和甲、乙均戴着相同的手表，且在甲、乙登上飞船前已调整一致，则三人的手表相比___________（选填“甲最慢”“乙最慢”或“示数相同”）
19．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
三、综合题（共4题）
20．有不同相对速度的情况下,时钟的频率是不同的,它们之间的关系如图所示．由此可知,当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时,时钟的周期大约为________．在日常生活中,我们无法察觉时钟周期性变化的现象,是因为观察者相对于时钟的运动速度__________________．若在高速运行的飞船上有一只表,从地面上观察,飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________________(选填“快”或“慢”)了．
21．铁路旁边面对铁路有一张宣传画，是边长为5m的正方形，一高速列车以2×108m/s的速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子的？
22．查阅资料，比较爱因斯坦的狭义相对性原理与经典力学的相对性原理有什么不同。
23．一电子(m0＝9.1×10－31 kg)以0.99c的速率运动．问：
(1)电子的总能量是多大？
(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？
参考答案
1．D
2．C
3．B
4．B
5．B
6．A
7．A
8．C
9．D
10．D
11．D
12．C
13．B
14．A
15．A
16．牛顿运动定律 万有引力 低速 宏观 不相同 不会 远小于光速c
17．一个物体不管怎样加速，它的速度不会等于甚至大于光速 光没有静止质量
18．c 甲最慢
19．k；
20．2.5s 远小于光速c 慢
21．司机看到一幅宽3.7m、高5m的宣传画
22
经典力学相对性原理只适用于描述机械运动的力学规律，采用的是各惯性系不变的绝对时空观，本质上只适用于低速力学现象；
狭义相对论的原理适用于包括力学规律和电磁学规律的一切物理现象，采用的是各惯性系不同的相对时空观，推导出的是相对论变化，本质上既适用于低速力学现象也适用于告诉现象。
23．(1)5.8×10－13J (2)0.08