第七章5相对论时空观与牛顿力学的局限性基础巩固拓展练习（word版含答案）
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| 名称 | 第七章5相对论时空观与牛顿力学的局限性基础巩固拓展练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 134.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-15 16:36:29 | ||
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文档简介
2019人教版必修第二册 第七章 5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 基础巩固 拓展练习
一、单选题
1．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（ ）
A．边长为3m的正方形
B．长为3m、高为1.8m的长方形
C．长为5m、高为1.8m的长方形
D．长轴为3m、短轴为1.8m的椭圆形
2．下列说法中正确的是（ ）
A．相对论只适用于惯性参考系
B．电磁波与机械波一样都有衍射、干涉现象、所以它们没有本质的区别
C．沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
D．光的反射现象和折射现象不能说明光是不是横波
3．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为（ ）
A．个 B．个
C．个 D．个
4．关于狭义相对论的说法，不正确的是（ ）
A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于 c，与光源的运动无关
C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
D．狭义相对论认为任何情况下物体的质量不变
5．经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是( )
A．由于经典力学有局限性，所以它是错误的
B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立
C．狭义相对论能描述微观粒子运动的规律
D．量子力学能描述微观粒子运动的规律
6．下列说法正确的是（ ）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
7．在一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )
A．洞口为椭圆形，长度变短 B．洞口为圆形、长度不变
C．洞口为椭圆形、长度不变 D．洞口为圆形，长度变短
8．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是（ ）
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D．火箭上的人看地面物体长度变短，时间进程变慢了
9．在狭义相对论中，下列说法正确的是（ ）
A．所有惯性系中基本规律都是等价的
B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态有关
C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度不相同
D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变
二、多选题
10．下列说法正确的是（ ）
A．牛顿运动定律既适用于低速、宏观的物体，也适用于高速、微观的粒子
B．牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情形，它们都可通过实验来直接验证
C．卡文迪许在实验里较为准确地测出了引力常量G的数值
D．开普勒第三定律表达式中的k值与中心天体的质量有关
11．下列说法中错误的是
A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关
B．物体做受迫振动的周期，与物体的固有周期无关
C．声源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于声源振动的频率
D．由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
12．下列说法正确的是（ ）
A．物质、时间、空间是紧密联系的统一体
B．在某参考系中观察某一物理现象是同时发生的，但在另一参考系中，仍观察该物理现象也一定是同时发生
C．光经过大质量的星体附近时会发生偏转等现象
D．当天体的半径接近“引力半径”时，引力趣于无穷大，牛顿引力理论只要在实际半径大于他们的“引力半径”时才适应
13．下列说法正确的是___
A．一根长为L的长杆相对观察者以速度v运动时，观察者测得的长度为L
B．光的偏振现象说了光是一种电磁波
C．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越弱
D．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定大
E．根据单摆的周期公式T=2π，在地面附近，如果L→∞，则其周期T→∞
F．利用红外摄影可以不受天气（阴雨，大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物
14．以下说法正确的是（ ）
A．太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的干涉原理
B．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
D．宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变快
E．液晶显示器应用光的偏振制成
15．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
三、解答题
16．地面上的人认为，以接近光速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，为什么？
17．黑洞是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体，它的密度极大，对周围的物质有极强的吸引力，根据恩爱斯坦理论，光子是有质量的，光子到达黑洞表面时也将被吸入，最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动，根据天文观测，银河系中心可能有一个黑洞，距该黑洞6．0×1012m远的星体正以2．0×106m/s的速度绕它旋转，距此估算可能黑洞的最大半径为多大？（保留2位有效数字）
18．以8 km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花了多少时间？
19．一支静止时长为l的火箭以速度v从观察者的身边飞过。
(1)火箭上的人测得的火箭长度应为多少？
(2)观察者测得的火箭长度应为多少？
(3)如果火箭的速度变为光速的二分之一，观察者测得的火箭长度应为多少？
20．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？
21．在6000m的高空大气层中产生了一个π介子，以速度v＝0.998c飞向地球，π介子在自身静止参照系中的寿命为Δτ＝2×10－6s，问在地球上的观察者和π介子静止参照系中的观察者看来，π介子能否到达地球。
22．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？
四、填空题
23．经典力学的适用范围：只适用于__________运动，不适用于________运动；只适用于________世界，不适用于________世界．
24．1.下列说法中正确的是____
A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理
B．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象
C．太阳光是偏振光
D．为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射
2.甲、乙两人站在地面上时身高都是L0, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示．此时乙观察到甲的身高L____L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1____t0（均选填“>”、“ =”或“<”）．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【分析】
狭义相对论有两个显著的效应，即时间延迟和尺度缩短，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，根据相对论效应，判断宣传画的长度变化．
【详解】
一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，根据相对论效应
司机测量时宣传画的长度变成，即图形是边长为3m的正方形，故选项A正确，选项BCD错误．
故选A.
【点睛】
此题只要理解尺缩效应就可以正确得出答案．
2．D
【解析】
【详解】
A. 狭义相对论只适用于惯性系，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，故A错误；
B. 电磁波和机械波都属于波，故都能发生干涉和衍射现象，但二者产生的机理不同，故B错误；
C.质点振动方向与传播方向垂直的光叫偏振光，故C错误；
D. 反射现象和折射现象不能说明波是不是横波，偏振现象可以说明波是横波，故D正确．
故选：D
3．A
【解析】
【详解】
光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W灯泡每秒产生光能，设灯泡每秒发出的能量子数为n，则能量为
在以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数
个个
故A正确。
故选A。
4．D
【解析】
【详解】
A．根据狭义相对论的两个基本假设可知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故A不符合题意；
B．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故B不符合题意；
C．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，只涉及无加速运动的惯性系，故C不符合题意；
D．相对论认为，物体的质量随速度的增大而增大，故D符合题意。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形．故A错误．当物体的速度接近光速时，经典力学不成立，故B错误．量子力学能够描述微观粒子运动的规律．故C错误，D正确．故选D．
点睛：该题考查经典力学的使用范围，记住：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体．
6．D
【解析】
【详解】
AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用．故AB错误；
C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变．故C错误；
D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，故D正确．
7．D
【解析】
【详解】
根据尺缩效应，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短．所以高速列车通过洞口为圆形的隧道时，列车上的司机对隧道口方向的观察结果仍然是圆形，但是观察隧道的长度变短，故选D.
【点睛】
狭义相对论有两个显著的效应，即钟慢和尺缩．可以通俗的理解为：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； 在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．
8．A
【解析】
【分析】
【详解】
在地面附近有一高速飞过的火箭，根据长度缩短效应和时间延缓效应可以知道，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了。
故选A。
9．A
【解析】
【详解】
A、狭义相对论的基本假设之一是相对性原理，即在所有惯性系中基本规律都是等价的，故A正确；
BC、狭义相对论的基本第二条基本假设是光速不变原理，即在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关，在不同的惯性系中，光速是相同的，故BC错误；
D、质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对状态而改变，即运动质量增加、尺缩效应、运动延迟效应；故D错误；
10．CD
【解析】
【详解】
A．牛顿运动定律只适用于低速、宏观的物体，不适用于高速、微观的粒子，选项A错误；
B．牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特殊情形，牛顿第二定律可以通过实验来直接验证，牛顿第一定律不能通过实验直接验证，选项B错误；
C．卡文迪许在实验里较为准确地测出了引力常量G的数值，选项C正确；
D．开普勒第三定律表达式中的k值与中心天体的质量有关，选项D正确；
故选CD.
11．AD
【解析】
【详解】
A. 相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故A符合题意；
B. 物体做受迫振动的周期，等于驱动力的周期，与物体的固有周期无关，故B不符合题意；
C. 根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率．故C不符合题意；
D. 由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生磁场，故D符合题意。
故选AD
12．AC
【解析】
【详解】
A：时间是物质运动过程的持续性和顺序性，空间是运动着的物质的广延性．时间和空间作为运动着的物质的存在形式，它们同物质运动不可分离，它们是不可分离的统一体．故A项正确．
B、相对论时空观认为在某参考系中观察某一物理现象是同时发生的，但在另一参考系中，观察该物理现象不一定是同时发生，故B项错误．
C、根据广义相对论，物质的引力会使光线弯曲，引力越强，弯曲越厉害，因此光经过大质量的星体附近时会发生偏转等现象，故C项正确；
D、牛顿的万有引力定律适用条件是两个质点间引力的计算，要将星球看成质点才能计算它们间引力的大小，而天体的实际半径远大于引力半径，根据爱因斯坦理论，天体的实际半径远大于引力半径时，由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不大，但当天体的实际半径接近引力半径时，引力不会趋于无穷大．故D项错误．
13．DF
【解析】
【详解】
A．只有当沿着长杆方向，相对观察者以速度v运动时，观察者测得的长度为L，故A错误；
B．光的偏振现象说了光是横波，故B错误；
C．无线电波的发射能力与频率成正比，频率越高发射能力越强，故C错误；
D．单摆的周期公式T=2π，其放在某高山之巅，重力加速度变小，其振动周期一定大，故D正确；
E．根据单摆的周期公式T=2π，在地面附近，如果L→∞，则不满足单摆的条件，周期公式不成立，故E错误；
F．因为红外线比可见光波长长，更容易发生衍射，则容易绕过障碍物，故F正确．
故选DF．
14．ABE
【解析】
【详解】
A．太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的干涉原理，A正确；
B．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率，只是在驱动力的频率等于物体的固有频率时会发生共振现象，B正确；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，C错误；
D．宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性，知时间间隔变长，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢．D错误．
E．液晶显示器应用光的偏振制成，E正确；
故选ABE。
考点：光的干涉；受迫振动；光的偏振；相对论初步。
15．ABC
【解析】
【详解】
牛顿力学时空观认为时间和空间都是与外界事物无关的、绝对的，而相对论时空观认为时间和空间是紧密联系、不可分割的，故ABC正确，D错误。
故选ABC。
16．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
与所选取的参考系有关。由
可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对飞船中的观察者静止，时钟准确。
17．2．7×108m
【解析】
【详解】
对围绕黑洞做圆周运动的星体应用牛顿第二定律得
=
即GM=v2r
由黑洞特点可知，光子到达黑洞表面最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动，对光子应用牛顿第二定律，
得
即
18．Δt＝(1＋3.6×10－10) min
【解析】
【分析】
【详解】
根据相对论公式可知
min＝(1＋3.6×10－10) min
19．(1)l；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
解：(1)火箭上的人测得的火箭长度与火箭静止时测得的长度相同，即为l。
(2)沿着火箭的方向，火箭以速度υ相对观察者运动，观察者测得的长度变短，由长度收缩效应公式知
其中c为真空中的光速。
(3)将代入长度收缩效应公式得
20．不适用。
【解析】
略
21．可以
【解析】
【详解】
在地球参照系，根据时间间隔的相对性有：
地球上的观察者得到π介子的寿命为
飞行距离：
d＝v·Δt＝9.46×103m>6 000m
∴π介子可以到达地球
在π介子静止参照系，根据长度的相对性 有：
π介子到地球的距离为
需要时间
∴π介子可以到达地球
22．A钟最快，C钟最慢。
【解析】
【分析】
【详解】
A放在地面上，在地面上的人看来，A钟没有变化；B、C两钟放在两个飞船上，根据爱因斯坦相对论可知，B、C变慢，由于，由
可知，C钟比B钟更慢，所以A钟最快，C钟最慢。
23． 低速 高速 宏观 微观
【解析】
【详解】
经典力学适用于宏观物体、低速运动，不适用于微观物体，当速度达到高速时，经典力学不再适用，故答案为低速，高速，宏观，微观．
24． AB = >
【解析】
【详解】
1、在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入射时相互抵消，这时光谱中其它频率的光将大部分抵消，因此，进入镜头的光有很多，但以阻挡绿光为主，这样照相的效果更好，对于增透膜，有约1.3%的光能量会被反射，再加之对于其它波长的光，给定膜层的厚度是这些光在薄膜中的波长的倍，从薄膜前后表面的反射绿光相互抵消．这是利用了光的干涉原理，故A正确；光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是由于光的衍射造成的．故B正确；太阳光是自然光，各个方向振动的光都有，故C错误；频率越高，波长越短，电磁波发射效率越高，故为了有效地发射电磁波，应该采用微波发射，故D错误．
（2）身高L=L0，因为人是垂直于物体速度方向的，没有尺缩效应，故乙观察到甲的身高L=L0；根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点（相对于甲），故乙观察到甲动作时间为t1＞t0．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，这张画由司机测量的图形是（ ）
A．边长为3m的正方形
B．长为3m、高为1.8m的长方形
C．长为5m、高为1.8m的长方形
D．长轴为3m、短轴为1.8m的椭圆形
2．下列说法中正确的是（ ）
A．相对论只适用于惯性参考系
B．电磁波与机械波一样都有衍射、干涉现象、所以它们没有本质的区别
C．沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
D．光的反射现象和折射现象不能说明光是不是横波
3．一盏电灯发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在距电灯远处，以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数约为（ ）
A．个 B．个
C．个 D．个
4．关于狭义相对论的说法，不正确的是（ ）
A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于 c，与光源的运动无关
C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
D．狭义相对论认为任何情况下物体的质量不变
5．经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是( )
A．由于经典力学有局限性，所以它是错误的
B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立
C．狭义相对论能描述微观粒子运动的规律
D．量子力学能描述微观粒子运动的规律
6．下列说法正确的是（ ）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
7．在一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )
A．洞口为椭圆形，长度变短 B．洞口为圆形、长度不变
C．洞口为椭圆形、长度不变 D．洞口为圆形，长度变短
8．在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是（ ）
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D．火箭上的人看地面物体长度变短，时间进程变慢了
9．在狭义相对论中，下列说法正确的是（ ）
A．所有惯性系中基本规律都是等价的
B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态有关
C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度不相同
D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态而改变
二、多选题
10．下列说法正确的是（ ）
A．牛顿运动定律既适用于低速、宏观的物体，也适用于高速、微观的粒子
B．牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情形，它们都可通过实验来直接验证
C．卡文迪许在实验里较为准确地测出了引力常量G的数值
D．开普勒第三定律表达式中的k值与中心天体的质量有关
11．下列说法中错误的是
A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关
B．物体做受迫振动的周期，与物体的固有周期无关
C．声源与观察者相互靠近时，观察者接收的频率大于声源振动的频率
D．由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
12．下列说法正确的是（ ）
A．物质、时间、空间是紧密联系的统一体
B．在某参考系中观察某一物理现象是同时发生的，但在另一参考系中，仍观察该物理现象也一定是同时发生
C．光经过大质量的星体附近时会发生偏转等现象
D．当天体的半径接近“引力半径”时，引力趣于无穷大，牛顿引力理论只要在实际半径大于他们的“引力半径”时才适应
13．下列说法正确的是___
A．一根长为L的长杆相对观察者以速度v运动时，观察者测得的长度为L
B．光的偏振现象说了光是一种电磁波
C．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越弱
D．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定大
E．根据单摆的周期公式T=2π，在地面附近，如果L→∞，则其周期T→∞
F．利用红外摄影可以不受天气（阴雨，大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物
14．以下说法正确的是（ ）
A．太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的干涉原理
B．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
D．宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变快
E．液晶显示器应用光的偏振制成
15．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
三、解答题
16．地面上的人认为，以接近光速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，为什么？
17．黑洞是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体，它的密度极大，对周围的物质有极强的吸引力，根据恩爱斯坦理论，光子是有质量的，光子到达黑洞表面时也将被吸入，最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动，根据天文观测，银河系中心可能有一个黑洞，距该黑洞6．0×1012m远的星体正以2．0×106m/s的速度绕它旋转，距此估算可能黑洞的最大半径为多大？（保留2位有效数字）
18．以8 km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花了多少时间？
19．一支静止时长为l的火箭以速度v从观察者的身边飞过。
(1)火箭上的人测得的火箭长度应为多少？
(2)观察者测得的火箭长度应为多少？
(3)如果火箭的速度变为光速的二分之一，观察者测得的火箭长度应为多少？
20．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？
21．在6000m的高空大气层中产生了一个π介子，以速度v＝0.998c飞向地球，π介子在自身静止参照系中的寿命为Δτ＝2×10－6s，问在地球上的观察者和π介子静止参照系中的观察者看来，π介子能否到达地球。
22．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？
四、填空题
23．经典力学的适用范围：只适用于__________运动，不适用于________运动；只适用于________世界，不适用于________世界．
24．1.下列说法中正确的是____
A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理
B．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象
C．太阳光是偏振光
D．为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射
2.甲、乙两人站在地面上时身高都是L0, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示．此时乙观察到甲的身高L____L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1____t0（均选填“>”、“ =”或“<”）．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【分析】
狭义相对论有两个显著的效应，即时间延迟和尺度缩短，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，根据相对论效应，判断宣传画的长度变化．
【详解】
一张长方形宣传画长5m、高3m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.8c的速度接近此宣传画，根据相对论效应
司机测量时宣传画的长度变成，即图形是边长为3m的正方形，故选项A正确，选项BCD错误．
故选A.
【点睛】
此题只要理解尺缩效应就可以正确得出答案．
2．D
【解析】
【详解】
A. 狭义相对论只适用于惯性系，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，故A错误；
B. 电磁波和机械波都属于波，故都能发生干涉和衍射现象，但二者产生的机理不同，故B错误；
C.质点振动方向与传播方向垂直的光叫偏振光，故C错误；
D. 反射现象和折射现象不能说明波是不是横波，偏振现象可以说明波是横波，故D正确．
故选：D
3．A
【解析】
【详解】
光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W灯泡每秒产生光能，设灯泡每秒发出的能量子数为n，则能量为
在以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数
个个
故A正确。
故选A。
4．D
【解析】
【详解】
A．根据狭义相对论的两个基本假设可知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故A不符合题意；
B．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故B不符合题意；
C．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，只涉及无加速运动的惯性系，故C不符合题意；
D．相对论认为，物体的质量随速度的增大而增大，故D符合题意。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形．故A错误．当物体的速度接近光速时，经典力学不成立，故B错误．量子力学能够描述微观粒子运动的规律．故C错误，D正确．故选D．
点睛：该题考查经典力学的使用范围，记住：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体．
6．D
【解析】
【详解】
AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用．故AB错误；
C. 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变．故C错误；
D. 狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，故D正确．
7．D
【解析】
【详解】
根据尺缩效应，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短．所以高速列车通过洞口为圆形的隧道时，列车上的司机对隧道口方向的观察结果仍然是圆形，但是观察隧道的长度变短，故选D.
【点睛】
狭义相对论有两个显著的效应，即钟慢和尺缩．可以通俗的理解为：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； 在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．
8．A
【解析】
【分析】
【详解】
在地面附近有一高速飞过的火箭，根据长度缩短效应和时间延缓效应可以知道，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了。
故选A。
9．A
【解析】
【详解】
A、狭义相对论的基本假设之一是相对性原理，即在所有惯性系中基本规律都是等价的，故A正确；
BC、狭义相对论的基本第二条基本假设是光速不变原理，即在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关，在不同的惯性系中，光速是相同的，故BC错误；
D、质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对状态而改变，即运动质量增加、尺缩效应、运动延迟效应；故D错误；
10．CD
【解析】
【详解】
A．牛顿运动定律只适用于低速、宏观的物体，不适用于高速、微观的粒子，选项A错误；
B．牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特殊情形，牛顿第二定律可以通过实验来直接验证，牛顿第一定律不能通过实验直接验证，选项B错误；
C．卡文迪许在实验里较为准确地测出了引力常量G的数值，选项C正确；
D．开普勒第三定律表达式中的k值与中心天体的质量有关，选项D正确；
故选CD.
11．AD
【解析】
【详解】
A. 相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故A符合题意；
B. 物体做受迫振动的周期，等于驱动力的周期，与物体的固有周期无关，故B不符合题意；
C. 根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率．故C不符合题意；
D. 由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生磁场，故D符合题意。
故选AD
12．AC
【解析】
【详解】
A：时间是物质运动过程的持续性和顺序性，空间是运动着的物质的广延性．时间和空间作为运动着的物质的存在形式，它们同物质运动不可分离，它们是不可分离的统一体．故A项正确．
B、相对论时空观认为在某参考系中观察某一物理现象是同时发生的，但在另一参考系中，观察该物理现象不一定是同时发生，故B项错误．
C、根据广义相对论，物质的引力会使光线弯曲，引力越强，弯曲越厉害，因此光经过大质量的星体附近时会发生偏转等现象，故C项正确；
D、牛顿的万有引力定律适用条件是两个质点间引力的计算，要将星球看成质点才能计算它们间引力的大小，而天体的实际半径远大于引力半径，根据爱因斯坦理论，天体的实际半径远大于引力半径时，由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不大，但当天体的实际半径接近引力半径时，引力不会趋于无穷大．故D项错误．
13．DF
【解析】
【详解】
A．只有当沿着长杆方向，相对观察者以速度v运动时，观察者测得的长度为L，故A错误；
B．光的偏振现象说了光是横波，故B错误；
C．无线电波的发射能力与频率成正比，频率越高发射能力越强，故C错误；
D．单摆的周期公式T=2π，其放在某高山之巅，重力加速度变小，其振动周期一定大，故D正确；
E．根据单摆的周期公式T=2π，在地面附近，如果L→∞，则不满足单摆的条件，周期公式不成立，故E错误；
F．因为红外线比可见光波长长，更容易发生衍射，则容易绕过障碍物，故F正确．
故选DF．
14．ABE
【解析】
【详解】
A．太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的干涉原理，A正确；
B．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率，只是在驱动力的频率等于物体的固有频率时会发生共振现象，B正确；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，C错误；
D．宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性，知时间间隔变长，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢．D错误．
E．液晶显示器应用光的偏振制成，E正确；
故选ABE。
考点：光的干涉；受迫振动；光的偏振；相对论初步。
15．ABC
【解析】
【详解】
牛顿力学时空观认为时间和空间都是与外界事物无关的、绝对的，而相对论时空观认为时间和空间是紧密联系、不可分割的，故ABC正确，D错误。
故选ABC。
16．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
与所选取的参考系有关。由
可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对飞船中的观察者静止，时钟准确。
17．2．7×108m
【解析】
【详解】
对围绕黑洞做圆周运动的星体应用牛顿第二定律得
=
即GM=v2r
由黑洞特点可知，光子到达黑洞表面最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动，对光子应用牛顿第二定律，
得
即
18．Δt＝(1＋3.6×10－10) min
【解析】
【分析】
【详解】
根据相对论公式可知
min＝(1＋3.6×10－10) min
19．(1)l；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
解：(1)火箭上的人测得的火箭长度与火箭静止时测得的长度相同，即为l。
(2)沿着火箭的方向，火箭以速度υ相对观察者运动，观察者测得的长度变短，由长度收缩效应公式知
其中c为真空中的光速。
(3)将代入长度收缩效应公式得
20．不适用。
【解析】
略
21．可以
【解析】
【详解】
在地球参照系，根据时间间隔的相对性有：
地球上的观察者得到π介子的寿命为
飞行距离：
d＝v·Δt＝9.46×103m>6 000m
∴π介子可以到达地球
在π介子静止参照系，根据长度的相对性 有：
π介子到地球的距离为
需要时间
∴π介子可以到达地球
22．A钟最快，C钟最慢。
【解析】
【分析】
【详解】
A放在地面上，在地面上的人看来，A钟没有变化；B、C两钟放在两个飞船上，根据爱因斯坦相对论可知，B、C变慢，由于，由
可知，C钟比B钟更慢，所以A钟最快，C钟最慢。
23． 低速 高速 宏观 微观
【解析】
【详解】
经典力学适用于宏观物体、低速运动，不适用于微观物体，当速度达到高速时，经典力学不再适用，故答案为低速，高速，宏观，微观．
24． AB = >
【解析】
【详解】
1、在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入射时相互抵消，这时光谱中其它频率的光将大部分抵消，因此，进入镜头的光有很多，但以阻挡绿光为主，这样照相的效果更好，对于增透膜，有约1.3%的光能量会被反射，再加之对于其它波长的光，给定膜层的厚度是这些光在薄膜中的波长的倍，从薄膜前后表面的反射绿光相互抵消．这是利用了光的干涉原理，故A正确；光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是由于光的衍射造成的．故B正确；太阳光是自然光，各个方向振动的光都有，故C错误；频率越高，波长越短，电磁波发射效率越高，故为了有效地发射电磁波，应该采用微波发射，故D错误．
（2）身高L=L0，因为人是垂直于物体速度方向的，没有尺缩效应，故乙观察到甲的身高L=L0；根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点（相对于甲），故乙观察到甲动作时间为t1＞t0．
答案第1页，共2页
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