2019人教版必修第二册第七章第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性提升练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2019人教版必修第二册第七章第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性提升练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 124.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-21 04:38:43 | ||
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文档简介
2019人教版必修第二册 第七章 第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性 提升练习
一、多选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．在描述高速奔向火星的“天问一号”的运动时，牛顿力学不适用
B．量子力学可以很好地解释电子、质子等微观粒子的运动规律
C．当物体的速度远小于光速时，相对论物理学与经典力学的结论没有区别
D．当普朗克常量不可忽略时，量子力学和牛顿力学的结论没有区别
2．下列关于经典力学的说法中正确的是（ ）
A．经典力学只有几个基本的概念和原理就可以说明行星和卫星的轨道
B．经典力学能解释微观世界丰富多彩的现象
C．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场
D．经典力学只适用于微观、高速、强引力场
二、单选题
3．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
4．首先发现电磁感应现象的物理学家是（ ）
A．库仑 B．法拉第 C．奥斯特 D．爱因斯坦
5．下列说法中正确的是
A．伽利略整理第谷的观测数据，发现了行星运动的三条定律
B．牛顿发现了万有引力定律，并首次在实验室测出了引力常量
C．"月—地检验"表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种力
D．经典力学仍然适用于接近光速运动的物体
6．下列说法正确的是
A．牛顿第二定律在任何条件下都成立
B．卡文迪许通过理论计算得到引力常量G的大小
C．亚里士多德认为轻的物体与重的物体下落一样快，伽利略通过实验证实了这一观点
D．月地检验表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵循相同的规律
7．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vbA．a B．b C．c D．无法确定
8．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，下列表述正确的是
A．卡文迪许发现了万有引力定律
B．牛顿通过实验证实了万有引力定律
C．相对论的创立表明经典力学已不再适用
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域
三、解答题
9．设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：
(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动；
(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。
四、填空题
10．如图所示，一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，并保持与地球上观测站R的正常联系，设宇航员每隔t0时间与地球联系一次，发送频率为f0的电磁波，在地球上观测者看来，宇航员连续两次发送联系信号的时间间隔t___t0(选填“等于”或“不等于”)；地面观测站接收到该电磁波频率f ____f0（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
11．牛顿运动定律和万有引力定律在____、________、_________的广阔的领域，包括天体力学的研究中经受了实践的检验，取得了巨大的成就．
12．地球与月球相距为L0，若飞船以接近光速的速度v经过地球飞向月球，地面上的人测得飞船经过t1时间从地球到达月球，在飞船内宇航员测得飞船经过t2时间从地球到达月球，则t1________(选填“>”“＝”或“<”)t2；在飞船内宇航员测得地球、月球相距为L，则L________(选填“>”“＝”或“<”)L0.
13．开普勒第三定律表达式为___________。以牛顿定律为基础理论建立的经典力学，适用范围为___________运动的物体。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．BC
【详解】
A．高速奔向火星的“天问一号”属于宏观低速，故牛顿力学适用，故A错误；
B．量子力学可以很好地解释电子、质子等微观粒子的运动规律，故B正确；
C．当物体的速度远小于光速时，相对论物理学与经典力学的结论没有区别，故C正确；
D．当普朗克常量不可忽略时，粒子的大小由宏观过渡到微观，量子力学和牛顿力学的结论有区别，故D错误。
故选BC。
2．AC
【详解】
A．经典力学可以解释宏观的行星和卫星的运行轨道情况。故A正确；
B．经典力学不适用于微观世界。故B错误；
CD．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场。故C正确；D错误。
故选AC。
3．A
【详解】
A．由相对论的观点，时间和空间都是相对的，故A错误，符合题意；
B．根据时间间隔的相对性：可知，时间延缓效应，因此地面上的人看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，故B正确，不符合题意；
C．根据长度的相对性：，可知，在运动方向上长度缩短，所以在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的航天员却感到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些，故C正确，不符合题意；
D．当低速宏观物体时，v＜＜c时，△t≈△t′，l≈l0，可知“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确，不符合题意；
故选A。
A时间和空间都是相对的,如果物体的速度接近光速,有公式可得则一个事件的发生时间和物体的长度会发生变化,A错误,
思路分析：本题根据相对论分析,当物体的速度接近光速时,事件发生的时间和物体的长度都会发生变化
试题点评：本题考查了时间和空间的相对性
4．B
【详解】
A．库仑发现库仑定律，故A错误；
B．首先发现电磁感应现象的物理学家是法拉第，故B正确；
C．奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故C错误；
D．爱因斯坦在质能方程和量子力学方面有着重大贡献，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
A．开普勒整理第谷的观测数据，发现了行星运动的三条定律，选项A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许首次在实验室测出了引力常量，选项B错误；
C．"月—地检验"表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种力，选项C正确；
D．经典力学适应于宏观低速物体，不适用于接近光速运动的物体，选项D错误。
6．D
【详解】
A．牛顿第二定律只适用于惯性系，选项A错误；
B．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量G的大小，选项B错误；
C．伽利略认为轻的物体与重的物体下落一样快，并通过实验证实了这一观点，选项C错误；
D．月地检验表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵循相同的规律，选项D正确。
7．C
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知
则相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，所以c走的最慢，故C正确，ABD错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B．牛顿通过月地检验证实了万有引力定律，故B错误；
C．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故C错误；
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域，故D正确；
故选D。
9．(1)0.946c (2)4.0s
【详解】
这是一个相对论速度变换问题，取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向，则S′系相对S系的速率v=0.60c，彗星相对S系的速率ux=0.80c，
（1）由速度变换可得所求结果
即彗星以0.946c的速率向飞船靠近；
（2）由时间间隔的相对性有
解得
Δτ=4.0s
10．不等于 大于
【详解】
[1]根据时间相对性原理可得
因为v小于c，故t不等于t0；
[2]根据多普勒原理，可知当一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，即波源靠近地球，故地面观测站接收到该电磁波频率f大于f0。
11．宏观 低速 弱引力
【详解】
牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔的领域，包括天体力学的研究中经受了实践的检验，取得了巨大的成就．
12．> <
【详解】
[1]根据相对论长度公式
可知，飞船驾驶员观测到地球、月球两点距离小于地面上人观测的距离，即
L＜L0
[2]根据位移与速度的比值，则时间为
而船驾驶员测量地球、月球两点时间是
所以
t1>t2
13． 低速、宏观
【详解】
[1]开普勒第三定律是：所有行星的轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等。其表达式为。
[2] 以牛顿定律为基础理论建立的经典力学，适用范围为宏观、低速运动的物体，对高速、微观粒子一般不适用。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、多选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．在描述高速奔向火星的“天问一号”的运动时，牛顿力学不适用
B．量子力学可以很好地解释电子、质子等微观粒子的运动规律
C．当物体的速度远小于光速时，相对论物理学与经典力学的结论没有区别
D．当普朗克常量不可忽略时，量子力学和牛顿力学的结论没有区别
2．下列关于经典力学的说法中正确的是（ ）
A．经典力学只有几个基本的概念和原理就可以说明行星和卫星的轨道
B．经典力学能解释微观世界丰富多彩的现象
C．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场
D．经典力学只适用于微观、高速、强引力场
二、单选题
3．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
4．首先发现电磁感应现象的物理学家是（ ）
A．库仑 B．法拉第 C．奥斯特 D．爱因斯坦
5．下列说法中正确的是
A．伽利略整理第谷的观测数据，发现了行星运动的三条定律
B．牛顿发现了万有引力定律，并首次在实验室测出了引力常量
C．"月—地检验"表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种力
D．经典力学仍然适用于接近光速运动的物体
6．下列说法正确的是
A．牛顿第二定律在任何条件下都成立
B．卡文迪许通过理论计算得到引力常量G的大小
C．亚里士多德认为轻的物体与重的物体下落一样快，伽利略通过实验证实了这一观点
D．月地检验表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵循相同的规律
7．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
8．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，下列表述正确的是
A．卡文迪许发现了万有引力定律
B．牛顿通过实验证实了万有引力定律
C．相对论的创立表明经典力学已不再适用
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域
三、解答题
9．设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：
(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动；
(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。
四、填空题
10．如图所示，一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，并保持与地球上观测站R的正常联系，设宇航员每隔t0时间与地球联系一次，发送频率为f0的电磁波，在地球上观测者看来，宇航员连续两次发送联系信号的时间间隔t___t0(选填“等于”或“不等于”)；地面观测站接收到该电磁波频率f ____f0（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
11．牛顿运动定律和万有引力定律在____、________、_________的广阔的领域，包括天体力学的研究中经受了实践的检验，取得了巨大的成就．
12．地球与月球相距为L0，若飞船以接近光速的速度v经过地球飞向月球，地面上的人测得飞船经过t1时间从地球到达月球，在飞船内宇航员测得飞船经过t2时间从地球到达月球，则t1________(选填“>”“＝”或“<”)t2；在飞船内宇航员测得地球、月球相距为L，则L________(选填“>”“＝”或“<”)L0.
13．开普勒第三定律表达式为___________。以牛顿定律为基础理论建立的经典力学，适用范围为___________运动的物体。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．BC
【详解】
A．高速奔向火星的“天问一号”属于宏观低速，故牛顿力学适用，故A错误；
B．量子力学可以很好地解释电子、质子等微观粒子的运动规律，故B正确；
C．当物体的速度远小于光速时，相对论物理学与经典力学的结论没有区别，故C正确；
D．当普朗克常量不可忽略时，粒子的大小由宏观过渡到微观，量子力学和牛顿力学的结论有区别，故D错误。
故选BC。
2．AC
【详解】
A．经典力学可以解释宏观的行星和卫星的运行轨道情况。故A正确；
B．经典力学不适用于微观世界。故B错误；
CD．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场。故C正确；D错误。
故选AC。
3．A
【详解】
A．由相对论的观点，时间和空间都是相对的，故A错误，符合题意；
B．根据时间间隔的相对性：可知，时间延缓效应，因此地面上的人看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，故B正确，不符合题意；
C．根据长度的相对性：，可知，在运动方向上长度缩短，所以在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的航天员却感到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些，故C正确，不符合题意；
D．当低速宏观物体时，v＜＜c时，△t≈△t′，l≈l0，可知“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确，不符合题意；
故选A。
A时间和空间都是相对的,如果物体的速度接近光速,有公式可得则一个事件的发生时间和物体的长度会发生变化,A错误,
思路分析：本题根据相对论分析,当物体的速度接近光速时,事件发生的时间和物体的长度都会发生变化
试题点评：本题考查了时间和空间的相对性
4．B
【详解】
A．库仑发现库仑定律，故A错误；
B．首先发现电磁感应现象的物理学家是法拉第，故B正确；
C．奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故C错误；
D．爱因斯坦在质能方程和量子力学方面有着重大贡献，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
A．开普勒整理第谷的观测数据，发现了行星运动的三条定律，选项A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许首次在实验室测出了引力常量，选项B错误；
C．"月—地检验"表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种力，选项C正确；
D．经典力学适应于宏观低速物体，不适用于接近光速运动的物体，选项D错误。
6．D
【详解】
A．牛顿第二定律只适用于惯性系，选项A错误；
B．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量G的大小，选项B错误；
C．伽利略认为轻的物体与重的物体下落一样快，并通过实验证实了这一观点，选项C错误；
D．月地检验表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵循相同的规律，选项D正确。
7．C
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知
则相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，所以c走的最慢，故C正确，ABD错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，故A错误；
B．牛顿通过月地检验证实了万有引力定律，故B错误；
C．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故C错误；
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域，故D正确；
故选D。
9．(1)0.946c (2)4.0s
【详解】
这是一个相对论速度变换问题，取地球为S系，飞船为S′系，向东为x轴正向，则S′系相对S系的速率v=0.60c，彗星相对S系的速率ux=0.80c，
（1）由速度变换可得所求结果
即彗星以0.946c的速率向飞船靠近；
（2）由时间间隔的相对性有
解得
Δτ=4.0s
10．不等于 大于
【详解】
[1]根据时间相对性原理可得
因为v小于c，故t不等于t0；
[2]根据多普勒原理，可知当一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，即波源靠近地球，故地面观测站接收到该电磁波频率f大于f0。
11．宏观 低速 弱引力
【详解】
牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔的领域，包括天体力学的研究中经受了实践的检验，取得了巨大的成就．
12．> <
【详解】
[1]根据相对论长度公式
可知，飞船驾驶员观测到地球、月球两点距离小于地面上人观测的距离，即
L＜L0
[2]根据位移与速度的比值，则时间为
而船驾驶员测量地球、月球两点时间是
所以
t1>t2
13． 低速、宏观
【详解】
[1]开普勒第三定律是：所有行星的轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等。其表达式为。
[2] 以牛顿定律为基础理论建立的经典力学，适用范围为宏观、低速运动的物体，对高速、微观粒子一般不适用。
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