7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性同步训练（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训练（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 292.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-05 08:49:16 | ||
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文档简介
7.6相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步训练 2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册
一、单选题
1．以下说法正确的是（ ）
A．卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律
B．牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力
C．开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动其轨道为椭圆
D．洲际导弹的速度有时可达到，此速度在相对论中属于高速，导弹的质量会明显增大
2．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB，在地面上的人观察到的结果正确的是（ ）
A．火箭A上的时钟走得最快 B．地面上的时钟走得最快
C．火箭B上的时钟走得最快 D．火箭B上的时钟走得最慢
3．物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，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．开普勒发现了万有引力定律
B．牛顿测出了万有引力常量
C．相对论的创立表明经典力学失去存在价值
D．爱因斯坦创立了狭义相对论，把物理学推进到高速发展领域
4．一枚静止时长30 m的火箭以1.5×108 m/s的速度从观察者的身边掠过,已知光速为3×108 m/s,观察者测得火箭的长度约为 ( )
A.30 m B.15 m
C.34 m D.26 m
5．适用微观粒子领域的理论为（ ）
A．经典力学 B．狭义相对论
C．量子力学 D．广义相对论
6．在物理学理论研究中，“高速”一般指接近光速，“低速”一般指远小于光速，下列所述情境中适合应用牛顿定律的是（ ）
A．宏观且低速 B．宏观且高速 C．微观且低速 D．微观且高速
7．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
8．下列说法正确的是（ ）
A．狭义相对论表明物体运动时的质量总小于静止时的质量
B．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者测得的光速是不变的
C．飞机远离卫星时，卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率
D．“和谐号”动车组高速行驶时，地面上测得其车厢长度将明显变短
二、多选题
9．牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学体系，物理学从此成为一门成熟的自然科学，下列有关说法正确的是（ ）
A．牛顿认为力是改变物体运动状态的原因
B．牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
C．牛顿巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里测出了引力常量的数值
D．牛顿运动定律在微观领域也适用
10．“如果说我比别人（笛卡尔）看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩上。”这是人们熟知的牛顿的名言，常理解为这是牛顿的谦逊，也有人说这是牛顿对身材矮小、相貌丑陋的胡克的讽刺。但牛顿在前人或同时代其他科学家研究成果的基础上建立牛顿运动定律，发现万有引力定律却是不争的事实。牛顿运动定律虽然撑起了经典物理大厦，大大推进了人类文明进程，但它也不是万能的。对牛顿定律不适用的现象，有以爱因斯坦相对论为基础建立的相对论，有以普朗克、爱因斯坦的量子理论为基础建立的量子理论，在物理世界里也是“江山代有才人出，各领风骚数百年。”（清 赵翼）关于牛顿运动定律的适用范围，下列说法正确的是（ ）
A．适用于一切参考系中的力学现象
B．适用于宏观物体的低速运动
C．不适用于微观粒子的运动
D．适用于宏观物体速度接近光速的运动现象
11．下列说法中属于牛顿力学时空观的观点的是（ ）
A．世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化
B．时间和空间不依赖人们的意识而存在
C．时间和空间是绝对的
D．时间和空间是紧密联系、不可分割的
12．下列说法中正确的是（ ）
A．坐在高速离开地球的火箭里的人认为地球上的人新陈代谢变慢了
B．雷达利用超声波来测定物体的距离和方位
C．普通光源发出的光通过双缝会产生干涉现象
D．电子表的液晶显示应用了光的偏振原理
三、填空题
13．相对论时空观
（1）19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c；
（2）1887年的迈克耳孙—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”）；
（3）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；
（4）时间延缓效应
（a）如果相对于地面以v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Δτ，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Δt，那么两者之间的关系是；
（b）Δt与Δτ的关系总有Δt>Δτ（填“>”“<”或“=”），即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态______；（填“有关”或“无关”）
（5）长度收缩效应：
（a）如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是；
（b）l与l0的关系总有l”“<”或“=”），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”）
14．质量m = 1.67 × 10 - 27kg的质子在高能粒子加速器中被加速到动能Ek = 1.60 × 10 - 10J。某同学根据推算出该质子速度大小v = 4.38 × 108m/s（计算无误），计算的结果是____________（选填“合理”“不合理”），理由___________。
四、解答题
15．有三只完全相同的时钟，钟A放在地面上，钟B、C各放在一艘飞船上，两艘飞船分别以速度和朝同一方向飞行，。在地面上的观察者看来，哪只时钟走得最快？哪只时钟走得最慢？
16．地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s，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0.999 999 999 987倍光速的速度，请思考：
（1）在狭义相对论中，地球的公转速度属于低速还是高速？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？
17．研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称为介子，质量约为电子质量的273倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称为π＋或π－，若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ＝2.56×10－8s，设π±介子以0.9c的速率运动，求：
(1)在实验室参考系中观测到的该粒子的平均寿命；
(2)在实验室参考系中观测到该粒子运动的平均距离；
(3)该粒子运动时的动能。
18．一飞船以u＝9×103m/s的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了5s，用地面上的钟测量经过了多长时间？
参考答案
1．B
2．B
3．D
4．D
5．C
6．A
7．A
8．B
9．AB
10．BC
11．ABC
12．AD
13．麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 相同 有关 有关
14．不合理 ]根据相对论运动物体的质量
m =
其中m0是物体的静止质量，动能的计算公式仅适用于低速物体，对于高速运动物体已经不再适用，由该同学的计算可知，求出的质子速度大于光速，动能的计算公式已经不再适用，因此该同学得出的数值不合理。
15．A钟最快，C钟最慢。
16（1）地球的公转速度属于低速，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。
17．(1)5.87×10－8s；(2)15.85m；(3)2.89×10－11J
18．5.000000002s
试卷第7页，共1页
一、单选题
1．以下说法正确的是（ ）
A．卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律
B．牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力
C．开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动其轨道为椭圆
D．洲际导弹的速度有时可达到，此速度在相对论中属于高速，导弹的质量会明显增大
2．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB，在地面上的人观察到的结果正确的是（ ）
A．火箭A上的时钟走得最快 B．地面上的时钟走得最快
C．火箭B上的时钟走得最快 D．火箭B上的时钟走得最慢
3．物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，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．开普勒发现了万有引力定律
B．牛顿测出了万有引力常量
C．相对论的创立表明经典力学失去存在价值
D．爱因斯坦创立了狭义相对论，把物理学推进到高速发展领域
4．一枚静止时长30 m的火箭以1.5×108 m/s的速度从观察者的身边掠过,已知光速为3×108 m/s,观察者测得火箭的长度约为 ( )
A.30 m B.15 m
C.34 m D.26 m
5．适用微观粒子领域的理论为（ ）
A．经典力学 B．狭义相对论
C．量子力学 D．广义相对论
6．在物理学理论研究中，“高速”一般指接近光速，“低速”一般指远小于光速，下列所述情境中适合应用牛顿定律的是（ ）
A．宏观且低速 B．宏观且高速 C．微观且低速 D．微观且高速
7．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
8．下列说法正确的是（ ）
A．狭义相对论表明物体运动时的质量总小于静止时的质量
B．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者测得的光速是不变的
C．飞机远离卫星时，卫星接收到飞机的信号频率大于飞机发出的信号频率
D．“和谐号”动车组高速行驶时，地面上测得其车厢长度将明显变短
二、多选题
9．牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学体系，物理学从此成为一门成熟的自然科学，下列有关说法正确的是（ ）
A．牛顿认为力是改变物体运动状态的原因
B．牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
C．牛顿巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里测出了引力常量的数值
D．牛顿运动定律在微观领域也适用
10．“如果说我比别人（笛卡尔）看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩上。”这是人们熟知的牛顿的名言，常理解为这是牛顿的谦逊，也有人说这是牛顿对身材矮小、相貌丑陋的胡克的讽刺。但牛顿在前人或同时代其他科学家研究成果的基础上建立牛顿运动定律，发现万有引力定律却是不争的事实。牛顿运动定律虽然撑起了经典物理大厦，大大推进了人类文明进程，但它也不是万能的。对牛顿定律不适用的现象，有以爱因斯坦相对论为基础建立的相对论，有以普朗克、爱因斯坦的量子理论为基础建立的量子理论，在物理世界里也是“江山代有才人出，各领风骚数百年。”（清 赵翼）关于牛顿运动定律的适用范围，下列说法正确的是（ ）
A．适用于一切参考系中的力学现象
B．适用于宏观物体的低速运动
C．不适用于微观粒子的运动
D．适用于宏观物体速度接近光速的运动现象
11．下列说法中属于牛顿力学时空观的观点的是（ ）
A．世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化
B．时间和空间不依赖人们的意识而存在
C．时间和空间是绝对的
D．时间和空间是紧密联系、不可分割的
12．下列说法中正确的是（ ）
A．坐在高速离开地球的火箭里的人认为地球上的人新陈代谢变慢了
B．雷达利用超声波来测定物体的距离和方位
C．普通光源发出的光通过双缝会产生干涉现象
D．电子表的液晶显示应用了光的偏振原理
三、填空题
13．相对论时空观
（1）19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c；
（2）1887年的迈克耳孙—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”）；
（3）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；
（4）时间延缓效应
（a）如果相对于地面以v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Δτ，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Δt，那么两者之间的关系是；
（b）Δt与Δτ的关系总有Δt>Δτ（填“>”“<”或“=”），即物理过程的快慢（时间进程）与运动状态______；（填“有关”或“无关”）
（5）长度收缩效应：
（a）如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是；
（b）l与l0的关系总有l
14．质量m = 1.67 × 10 - 27kg的质子在高能粒子加速器中被加速到动能Ek = 1.60 × 10 - 10J。某同学根据推算出该质子速度大小v = 4.38 × 108m/s（计算无误），计算的结果是____________（选填“合理”“不合理”），理由___________。
四、解答题
15．有三只完全相同的时钟，钟A放在地面上，钟B、C各放在一艘飞船上，两艘飞船分别以速度和朝同一方向飞行，。在地面上的观察者看来，哪只时钟走得最快？哪只时钟走得最慢？
16．地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s，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0.999 999 999 987倍光速的速度，请思考：
（1）在狭义相对论中，地球的公转速度属于低速还是高速？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？
17．研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称为介子，质量约为电子质量的273倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称为π＋或π－，若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ＝2.56×10－8s，设π±介子以0.9c的速率运动，求：
(1)在实验室参考系中观测到的该粒子的平均寿命；
(2)在实验室参考系中观测到该粒子运动的平均距离；
(3)该粒子运动时的动能。
18．一飞船以u＝9×103m/s的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了5s，用地面上的钟测量经过了多长时间？
参考答案
1．B
2．B
3．D
4．D
5．C
6．A
7．A
8．B
9．AB
10．BC
11．ABC
12．AD
13．麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 相同 有关 有关
14．不合理 ]根据相对论运动物体的质量
m =
其中m0是物体的静止质量，动能的计算公式仅适用于低速物体，对于高速运动物体已经不再适用，由该同学的计算可知，求出的质子速度大于光速，动能的计算公式已经不再适用，因此该同学得出的数值不合理。
15．A钟最快，C钟最慢。
16（1）地球的公转速度属于低速，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。
17．(1)5.87×10－8s；(2)15.85m；(3)2.89×10－11J
18．5.000000002s
试卷第7页，共1页