7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性(word版含答案)

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名称 7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性(word版含答案)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-02-14 15:35:58

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文档简介

2022版高中同步人教版必修第二册 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性
一、单选题
1.如下图所示,惯性系S中有一边长为l的立方体,从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察该立方体的形状是(  )
A. B.
C. D.
2.历史上很多物理学家对物理学的发展做出了重要的贡献,下面有关描述符合物理学史实的是
A.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在,开创了现代通信技术
B.爱因斯坦创立了狭义相对论,颠覆了人类固有的时空观
C.查德威克发现了电子,揭开了人类探究原子结构的序幕
D.德布罗意提出能量子假说,一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难
3.迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住,绕恒星“Gliese581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待.该行星的温度在0℃到40℃之间,质量是地球的6倍,直径是地球的1.5倍,公转周期为13个地球日.“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍.设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体,绕其中心天体做匀速圆周运动,则( )
A.在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B.如果人到了该行星,其体重是地球上的倍
C.该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍
D.由于该行星公转速率比地球大,地球上的米尺如果被带上该行星,其长度一定会变短
4.有两只对准的标准钟,一只留在地面上,另一只放在高速飞行的飞船上,则下列说法正确的是(  )
A.飞船上的人看到自己的钟比地面上的钟走得慢
B.地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得慢
C.地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快
D.因为是两只对准的标准钟,所以两钟走时快慢相同
5.牛顿运动定律和万有引力定律在 的广阔领域,经受了实践的检验,取得了巨大的成就.
A.宏观、低速、弱引力
B.微观、高速、弱引力
C.微观、高速、强引力
D.宏观、低速、强引力
6.下列说法中正确的是(  )
A.在中子星表面的强引力作用下,经典力学仍旧适用
B.经典力学适用于低速运动,不适用于高速运动;适用于微观世界,不适用于宏观世界
C.功是矢量,既有大小又有方向
D.正功表示做功的力为动力,负功表示做功的力为阻力
7.与相对论有关的问题,下列说法正确的是( )
A.火箭内有一时钟,当火箭高速运动后,此火箭内观察者发现时钟变慢了
B.力学规律在任何惯性参考系中都是相同的
C.一根沿自身长度方向运动的杆,其长度总比静止时的长度要长些
D.高速运动物体的质量会变小
8.下列不符合狭义相对论的是( )
A.真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的
C.一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比静止时的长度小
D.物体的质量不变,因为它是物体的固有属性,与运动状态无关
9.关于经典力学的局限性,下列说法正确的是(  )
A.经典力学适用于宏观低速运动的物体
B.经典力学只适用于像地球和太阳这样大的宏观物体
C.火车提速后,有关速度问题就不能用经典力学来处理
D.由于经典力学有局限性,所以一切力学问题只能用相对论力学来解决
10.爱因斯坦相对论告诉我们( )
A.运动的钟变慢,运动的尺伸长,运动的物体质量变小
B.运动的钟变快,运动的尺缩短,运动的物体质量变大
C.运动的钟变慢,运动的尺缩短,运动的物体质量变大
D.运动的钟变慢,运动的尺伸长,运动的物体质量变大
11.如图所示,一同学在教室上课,教室的长度为9m,教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧,已知光速为c、飞行器中的飞行员认为(  )
A.教室中的时钟变快
B.教室的长度大于9m
C.从光源发出的光先到达教室后壁
D.光源发出的光,向后的速度小于c
12.以下哪些属于狭义相对论的基本假设(  )
A.一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小
B.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的
C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的
D.物体的能量E和其质量m满足E=mc2
13.下列说法正确的是(  )
A.物体做受迫振动的频率等于固有频率
B.光纤通信利用了光的全反射原理
C.用同一套装置做杨氏双缝干涉实验,光的波长越大,相邻两亮条纹中心间距越小
D.根据狭义相对论,物体运动时的质量小于静止时的质量
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.下列说法正确的是( )
A.伽利略发现了万有引力定律
B.经典力学不适用于宏观低速运动
C.牛顿通过实验测出了万有引力常量
D.开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律
16.迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住,绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1- 58lc”却很值得我们期待.该行星的温度在0℃到40℃之间、质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日,“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍.设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体,绕其中心天体做匀速圆周运动,则( )
A.在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B.如果人到了该行星,其体重是地球上的倍
C.该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍
D.由于该行星公转速率比地球大,地球上的米尺如果被带上该行星,其长度一定会变短
17.下列说法正确的是( )
A.万有引力定律是牛顿发现的
B.引力常量是牛顿测出
C.开普勒行星运动定律是开普勒通过实验发现的
D.经典力学既适用于宏观世界,也适用于微观世界
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【解析】
【详解】
根据相对论效应可知,沿x轴方向正方形边长缩短,沿y轴方向正方形边长不变。
故选D。
2.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.赫兹用实验证实了电磁波的存在,开创了现代通信技术,选项A错误;
B.爱因斯坦创立了狭义相对论,颠覆了人类固有的时空观,选项B正确;
C.汤姆孙发现了电子,揭开了人类探究原子结构的序幕,选项C错误;
D.普朗克提出能量子假说,一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难,选项D错误;
故选B.
3.B
【解析】
【详解】
试题分析:设恒星“Gliese581”的质量为M恒,半径为R,行星的为M1,半径为R1,地球的质量为M2,半径为R2,该,,在行星“Gl-581c”发生卫星的第一宇宙速度,由则该行星第一宇宙速度,同理地球上发射卫星的第一宇宙速度,,所以A选项错误;知,,如果人到了该行星,其体重是地球上的2倍,B选项正确;由,解得该行星与“Gliese581”的距离是,同理日地距离故该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍,故C选项错误;由于该行星公转速率比地球大,地球上的米尺如果被带上该行星,相对该行星静止,其长度一定不改变,故D选项错误.
考点:万有引力定律线速度周期
4.C
【解析】
【详解】
根据爱因斯坦的狭义相对论,得到运动延迟的效应;故地面上的人看到飞船上的鈡变慢了,飞船上的人以自己为参考系,认为地球在高速运动,故看到地球上的钟变慢了,C正确.
5.A
【解析】
【详解】
牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域,经受了实践的检验,取得了巨大的成就,故选A.
6.D
【解析】
【详解】
A.牛顿建立的经典力学只适用于弱引力,则在中子星表面的强引力作用下,经典力学不适用,故A错误;
B.经典力学只适用于低速运动和宏观世界,不适用高速运动和微观世界,故B错误;
C.功是标量,只有大小没有方向,故C错误;
D.功是标量,只有大小,没有方向,而正功表示动力做功,负功表示阻力做功,故D正确。
故选D。
7.B
【解析】
【详解】
A.当火箭高速运动后,火箭内观察者相对于时钟的速度仍然是0,所以发现时钟的快慢不变,故选项A错误;
B.力学规律在任何惯性参考系中都是相同的,故选项B正确;
C.根据尺缩效应,沿尺子长度方向运动的尺子长度比静止的尺子长度短,当速度接近光速时,尺子缩成一个点,故选项C错误;
D.高速运动物体的质量是会变大的,所以牛顿运动定律不适合高速运动的物体,故选项D错误。
故选B。
8.D
【解析】
【详解】
A项:光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一,故A正确;
B项:狭义相对论两个基本假设:一是在不同惯性参考系中,一切物理定律都是相同的,故B正确;
C项:狭义相对论指出,根据,知条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小,故C正确;
D项:根据狭义相对论公式可知,物体的质量与运动的速度有关,故D错误.
【点睛】
狭义相对论两个基本假设:一是在不同惯性参考系中,一切物理定律都是相同的,二是光速不变,爱因斯坦相对论揭示了时间、空间并非绝对不变的属性.
9.A
【解析】
【详解】
AB.经典力学适用于宏观低速运动的物体,宏观物体是相对于微观粒子而言的,所以经典力学不仅仅适用于像地球和太阳这样大的宏观物体,还适用于体积较小的一些宏观物体,故A正确,B错误;
C.火车提速后,速度仍远远小于光速,有关速度问题还可以用经典力学来处理,故C错误;
D.经典力学在低速、宏观状态下仍然可以使用,对于高速、微观的情形经典力学不适用.故D错误.
故选:A
10.C
【解析】
【详解】
狭义相对论的几个重要的效应:
①钟慢效应:运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越快,钟走的越慢,接近光速时,钟就几乎停止了;
②尺缩效应:在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短,当速度接近光速时,尺子缩成一个点.
③质量变大:质量(或能量)并不是独立的,而是与运动状态相关的,速度越大,质量越大.
A.运动的钟变慢,运动的尺伸长,运动的物体质量变小,与结论不相符,选项A错误;
B.运动的钟变快,运动的尺缩短,运动的物体质量变大,与结论不相符,选项B错误;
C.运动的钟变慢,运动的尺缩短,运动的物体质量变大,与结论相符,选项C正确;
D.运动的钟变慢,运动的尺伸长,运动的物体质量变大,与结论不相符,选项D错误;
11.C
【解析】
【分析】
【详解】
AB.根据爱因斯坦的相对论,可知飞行器中的飞行员认为看到教室中的时钟变慢,教室的长度变短,即长度小于9m,选项AB错误;
C.教室中的人认为,光向前向后传播的速度相等,光源在教室中央,光同时到达前后两壁.飞行器中的飞行员是一个惯性系,光向前向后传播的速度相等,向后壁传播的路程短些,到达后壁的时刻早些,选项C正确。
D.根据光速不变原理,不论光源与观察者之间做怎样的相对运动,光速都是一样的,选项D错误;
故选C。
12.B
【解析】
【详解】
爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为:相对性原理和光速不变原理,相对论原理即为即在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的,光速不变原理即为光在真空中总是以确定的速度c传播,速度的大小同光源的运动状态无关,其他内容均建立在这两点的基础之上,故B正确,ACD错误。
故选B。
13.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.物体做受迫振动的频率等于驱动力频率,不一定等于固有频率,故A错误;
B.光纤通信利用了光的全反射原理,故B正确;
C.用同一套装置做杨氏双缝干涉实验,光的波长越大, ,相邻两亮条纹中心间距越大,故C错误;
D.根据狭义相对论,物体运动时的质量大于静止时的质量,故D错误。
故选B。
14.A
【解析】
【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
15.D
【解析】
【分析】
了解并熟记有关的物理学史:经典力学是以牛顿运动定律为基础,其适用范围是宏观、低速运动;
牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许通过实验测出了万有引力常量;
开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律;
【详解】
A、牛顿发现了万有引力定律,故选项A错误;
B、经典力学的适用范围是宏观、低速运动,故选项B错误;
C、卡文迪许通过实验测出了万有引力常量,故选项C错误;
D、开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律,故选项D正确.
【点睛】
通过学习物理要了解有关的物理学史,知道重要规律的发现过程,在平时学习过程中要注意积累.
16.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.由
得第一宇宙速度
所以,在该行星上发射卫星的第一宇宙速度是在地球上的2倍,故A错误;
B.由
得重力加速度
所以该行星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的即倍,故B正确;
C.由

所以,轨道半径之比是,所以C错误;
D.相对于光速,行星公转速度与地球公转速度之间的差异可以忽略,因此D错误。
故选B。
【考点定位】
万有引力定律、匀速圆周运动
17.A
【解析】
【详解】
A.万有引力定律是牛顿发现的,A正确;
B.万有引力引力常量是卡文迪许测出的,B错误;
C.开普勒行星运动定律是开普勒通过第谷的观测记录总结得到的,C错误;
D.经典力学只适用于宏观低俗物体,不适用于微观高速物体,D错误。
故选A。
答案第1页,共2页
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