7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性（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（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 72.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-15 09:24:50 | ||
图片预览
文档简介
7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性
一、单选题
1．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
2．下列说法不正确的是 （ ）
A．经典力学只适用于宏观物体和低速运动的问题
B．20世纪初，爱因斯坦提出了狭义相对论，引起人们对时空认识的革命
C．当普朗克常量不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到高速领域
3．下列关于经典力学的适用范围及其局限性的描述，正确的是（ ）
A．经典力学适用于以任意速度运动的物体
B．经典力学适用于宏观物体和微观粒子的运动
C．经典力学适用于做高速运动的微观粒子
D．经典力学适用于做低速运动的宏观物体
4．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位物理学家科学贡献的叙述中，正确的说法是（ ）
A．英国物理学家牛顿用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值
B．天王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学
D．开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律
5．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是
A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了
B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了
C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了
D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了
6．下列运动中不能用经典力学规律描述的是（ ）
A．子弹的飞行 B．和谐号从深圳向广州飞驰
C．人造卫星绕地球运动 D．粒子接近光速的运动
二、多选题
7．下列说法正确的是（ ）
A．风能和水能是太阳能的间接形式
B．牛顿提出万有引力定律，并通过实验测出引力常量G
C．天王星的运动轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道内部其他行星的引力作用
D．在经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关，成为绝对时空观．经典力学只适用于宏观（＞10﹣10m）、低速（v＜＜c）、弱引力场（例如地球附近）
8．相对论和量子力学的出现使人们认识到经典力学的适用范围是（ ）
A．低速运动 B．宏观世界 C．高速运动 D．微观世界
三、填空题
9．1.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“<”）．
10．判断下列说法的正误。
（1）运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的μ子的寿命变长。( )
（2）沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短。( )
（3）经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动经典力学就无能为力了。( )
（4）洲际导弹的速度可达到6 000 m/s，在这种高速运动状态下，经典力学不适用。( )
（5）对于质子、电子的运动情况，经典力学同样适用。( )
11．在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1，在站台上测这两根柱子之间的距离为L2，则L1__________L2（选填“小于”“大于”或“等于”）。
12．新华网北京月日电当前，俄罗斯在叙利亚针对“伊斯兰国”（）的空袭仍在持续．而物理学中（）则表示_________．牛顿力学具有一定的局限性，牛顿力学只能适用_________、宏观领域中的力学现象．
13．相对论给出了物体在____________状态下所遵循的规律，量子力学给出了____________世界所遵循的规律，爱因斯坦引力理论解决了__________________________作用下的相关问题，而经典力学只适用于__________________________，不适用于__________________________．
四、解答题
14．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？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．C
【解析】
【详解】
A项：经典力学适用于低速运动、宏观物体．不适用于高速和微观物体，故A正确；
B项：据爱因斯坦提出的狭义相对论，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，引起人们对时空认识的革命．故B正确；
C项：当普朗克常量不能忽略不计时，量子效应不能忽略，量子力学和经典力学的结论不同，故C错误；
D项：爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到接进光速的高速领域，故D正确．
3．D
【解析】
【详解】
A．经典力学适用于低速运动的物体，不适用于高速运动的物体，故A错误；
B．经典力学只适用于宏观物体的运动，故B错误；
CD．经典力学适用于做低速运动的宏观物体，不适用于做高速运动的微观粒子，故C错误，D正确。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
A．英国物理学家卡文迪许用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值，A错误；
B．海王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”，B错误；
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并没有否定经典物理学，C错误；
D．开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律，得出了开普勒三定律，D正确。
故选D。
5．A
【解析】
【分析】
由相对论效应分析宇宙飞行器的时间和长度变化；当人和宇宙飞行器之间有相对运动时，人观察到的火箭长度会变短，时间会变慢．
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到宇宙飞行器变短了，宇宙飞行器上的时间进程变慢了．故A正确，B错误．宇宙飞行器上的人与宇宙飞行器之间没有相对运动，所以此人观察到宇宙飞行器中的时钟无变化，故CD错误．故选A．
6．D
【解析】
【详解】
子弹的飞行、火车的运动及人造卫星绕地球运动都属于宏观低速，经典力学能适用，而粒子接近光速的运动，不能适用于经典力学，ABC错误，D正确。
故选D。
7．AD
【解析】
【详解】
A、人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，只有极少部分来自于其他能源，如核能，故A正确；
B、万有引力定律由牛顿在开普勒三定律上提出，然后由卡文迪许通过扭秤实验测量得到引力常量G，故B错误；
C、天王星的运动轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用，故C错误；
D、经典力学即通常说的牛顿力学，应用于宏观、低速、弱引力场等场合，量子力学应用于微观场合，相对论应用于高速场合，故D正确．
点睛：人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，只有极少部分来自于其他能源，太阳能通过光合作用转化为化学能，碰撞吸收转化为分子内能被应用．
8．AB
【解析】
【详解】
经典力学的适用范围是宏观低速物体；量力力学适用于微观高速粒子的运动。
故选AB。
9． 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．
10． 对 对 错 错 错
【解析】
【分析】
【详解】
略
11．小于
【解析】
【详解】
[1]根据相对论原理中的“尺缩效应”可知，在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1小于静止时两柱子之间的距离L2。
12． 国际单位制 低速
【解析】
【详解】
物理学中（SI）表示国际单位制．牛顿力学具有一定的局限性，牛顿力学只能适用低速、宏观领域中的力学现象．
13． 高速运动 微观 强引力 低速运动,宏观世界和弱引力作用 高速运动,微观世界和强引力作用
【解析】
【详解】
在经典力学的局限性中，对经典力学和相对论的叙述可总结出：相对论给出了物体在高速运动 状态下所遵循的规律，量子力学给出了微观世界所遵循的规律，爱因斯坦引力理论解决了强引力 作用下的相关问题，而经典力学只适用于低速运动,宏观世界和弱引力作用，不适用于高速运动,微观世界和强引力作用．
14．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。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．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
2．下列说法不正确的是 （ ）
A．经典力学只适用于宏观物体和低速运动的问题
B．20世纪初，爱因斯坦提出了狭义相对论，引起人们对时空认识的革命
C．当普朗克常量不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到高速领域
3．下列关于经典力学的适用范围及其局限性的描述，正确的是（ ）
A．经典力学适用于以任意速度运动的物体
B．经典力学适用于宏观物体和微观粒子的运动
C．经典力学适用于做高速运动的微观粒子
D．经典力学适用于做低速运动的宏观物体
4．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位物理学家科学贡献的叙述中，正确的说法是（ ）
A．英国物理学家牛顿用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值
B．天王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学
D．开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律
5．在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器，地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象，正确的是
A．地面上的人观察到宇宙飞行器变短了
B．地面上的人观察到宇宙飞行器变长了
C．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了
D．宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了
6．下列运动中不能用经典力学规律描述的是（ ）
A．子弹的飞行 B．和谐号从深圳向广州飞驰
C．人造卫星绕地球运动 D．粒子接近光速的运动
二、多选题
7．下列说法正确的是（ ）
A．风能和水能是太阳能的间接形式
B．牛顿提出万有引力定律，并通过实验测出引力常量G
C．天王星的运动轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道内部其他行星的引力作用
D．在经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关，成为绝对时空观．经典力学只适用于宏观（＞10﹣10m）、低速（v＜＜c）、弱引力场（例如地球附近）
8．相对论和量子力学的出现使人们认识到经典力学的适用范围是（ ）
A．低速运动 B．宏观世界 C．高速运动 D．微观世界
三、填空题
9．1.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“<”）．
10．判断下列说法的正误。
（1）运动的时钟显示的时间变慢，高速飞行的μ子的寿命变长。( )
（2）沿着杆的方向，相对于观察者运动的杆的长度变短。( )
（3）经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动经典力学就无能为力了。( )
（4）洲际导弹的速度可达到6 000 m/s，在这种高速运动状态下，经典力学不适用。( )
（5）对于质子、电子的运动情况，经典力学同样适用。( )
11．在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1，在站台上测这两根柱子之间的距离为L2，则L1__________L2（选填“小于”“大于”或“等于”）。
12．新华网北京月日电当前，俄罗斯在叙利亚针对“伊斯兰国”（）的空袭仍在持续．而物理学中（）则表示_________．牛顿力学具有一定的局限性，牛顿力学只能适用_________、宏观领域中的力学现象．
13．相对论给出了物体在____________状态下所遵循的规律，量子力学给出了____________世界所遵循的规律，爱因斯坦引力理论解决了__________________________作用下的相关问题，而经典力学只适用于__________________________，不适用于__________________________．
四、解答题
14．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？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．C
【解析】
【详解】
A项：经典力学适用于低速运动、宏观物体．不适用于高速和微观物体，故A正确；
B项：据爱因斯坦提出的狭义相对论，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，引起人们对时空认识的革命．故B正确；
C项：当普朗克常量不能忽略不计时，量子效应不能忽略，量子力学和经典力学的结论不同，故C错误；
D项：爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到接进光速的高速领域，故D正确．
3．D
【解析】
【详解】
A．经典力学适用于低速运动的物体，不适用于高速运动的物体，故A错误；
B．经典力学只适用于宏观物体的运动，故B错误；
CD．经典力学适用于做低速运动的宏观物体，不适用于做高速运动的微观粒子，故C错误，D正确。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
A．英国物理学家卡文迪许用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值，A错误；
B．海王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”，B错误；
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并没有否定经典物理学，C错误；
D．开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律，得出了开普勒三定律，D正确。
故选D。
5．A
【解析】
【分析】
由相对论效应分析宇宙飞行器的时间和长度变化；当人和宇宙飞行器之间有相对运动时，人观察到的火箭长度会变短，时间会变慢．
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到宇宙飞行器变短了，宇宙飞行器上的时间进程变慢了．故A正确，B错误．宇宙飞行器上的人与宇宙飞行器之间没有相对运动，所以此人观察到宇宙飞行器中的时钟无变化，故CD错误．故选A．
6．D
【解析】
【详解】
子弹的飞行、火车的运动及人造卫星绕地球运动都属于宏观低速，经典力学能适用，而粒子接近光速的运动，不能适用于经典力学，ABC错误，D正确。
故选D。
7．AD
【解析】
【详解】
A、人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，只有极少部分来自于其他能源，如核能，故A正确；
B、万有引力定律由牛顿在开普勒三定律上提出，然后由卡文迪许通过扭秤实验测量得到引力常量G，故B错误；
C、天王星的运动轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用，故C错误；
D、经典力学即通常说的牛顿力学，应用于宏观、低速、弱引力场等场合，量子力学应用于微观场合，相对论应用于高速场合，故D正确．
点睛：人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，只有极少部分来自于其他能源，太阳能通过光合作用转化为化学能，碰撞吸收转化为分子内能被应用．
8．AB
【解析】
【详解】
经典力学的适用范围是宏观低速物体；量力力学适用于微观高速粒子的运动。
故选AB。
9． 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．
10． 对 对 错 错 错
【解析】
【分析】
【详解】
略
11．小于
【解析】
【详解】
[1]根据相对论原理中的“尺缩效应”可知，在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1小于静止时两柱子之间的距离L2。
12． 国际单位制 低速
【解析】
【详解】
物理学中（SI）表示国际单位制．牛顿力学具有一定的局限性，牛顿力学只能适用低速、宏观领域中的力学现象．
13． 高速运动 微观 强引力 低速运动,宏观世界和弱引力作用 高速运动,微观世界和强引力作用
【解析】
【详解】
在经典力学的局限性中，对经典力学和相对论的叙述可总结出：相对论给出了物体在高速运动 状态下所遵循的规律，量子力学给出了微观世界所遵循的规律，爱因斯坦引力理论解决了强引力 作用下的相关问题，而经典力学只适用于低速运动,宏观世界和弱引力作用，不适用于高速运动,微观世界和强引力作用．
14．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。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页