7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步练习(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 同步练习(word版含答案)
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文件大小 40.8KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-26 21:42:32

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第七章万有引力与宇宙航行第五节相对论时空观与牛顿力学的局限性练习题
学校:___________姓名:___________班级:___________
分卷I
一、单选题
1.关于牛顿力学和相对论,下列说法正确的是(  )
A. 牛顿力学和相对论是各自独立的学说,互不相容
B. 相对论是在否定了牛顿力学的基础上建立起来的
C. 相对论和牛顿力学是两种不同的学说,二者没有联系
D. 牛顿力学包含在相对论之中,牛顿力学是相对论的特例
2.关于牛顿力学的局限性,下列说法正确的是(  )
A. 牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体
B. 由于牛顿力学有局限性,所以一般力学问题都用相对论力学来解决
C. 火车提速后,有关速度问题不能用牛顿力学来处理
D. 牛顿力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体
3.下列说法不正确的是(  )
A. 牛顿力学时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在的
B. 相对论时空观认为物体的长度和质量会因物体的速度不同而不同
C. 牛顿力学只适用于宏观物体、低速运动问题,不适用于高速运动的问题
D. 当物体的运动速度远小于光速时,相对论和牛顿力学的结论仍有很大的区别
4.关于牛顿力学、相对论、量子力学,下列说法正确的是(  )
A. 不论是宏观物体,还是对微观粒子,牛顿力学和量子力学都适用的
B. 牛顿力学适用于低速运动的物体,相对论适用于高速运动的物体
C. 牛顿力学适用于宏观物体的运动,量子力学适用于微观粒子的运动
D. 相对论与量子力学否定了牛顿力学理论
5.美国科学家2016年2月11日宣布,他们探测到引力波的存在.引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”,相对论在一定范围内弥补了经典力学的局限性.关于经典力学,下列说法正确的是(  )
A. 经典力学完全适用于宏观低速运动
B. 经典力学取得了巨大成就,是普遍适用的
C. 随着物理学的发展,经典力学将逐渐成为过时的理论
D. 由于相对论、量子论的提出,经典力学已经失去了它的应用价值
6.对于时空观的认识,下列说法正确的是(  )
A. 相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律
B. 相对论具有普遍性,经典物理学为它在低速运动时的特例
C. 相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
D. 经典物理学建立在实验的基础上,它的结论又受到无数次实验的检验,因此在任何情况下都适用
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.经典力学只适用于低速运动,不适用于高速运动,这里的“高速”是指(  )
A. 声音在空气中的传播速度
B. 第一宇宙速度
C. 高铁列车允许行驶的最大速度
D. 接近真空中光的传播速度
9.经典力学只适用于“宏观世界”,这里的“宏观世界”是指(  )
A. 行星、恒星、星系等巨大的物质领域
B. 地球表面上的物质世界
C. 人眼能看到的物质世界
D. 不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界
10.经典力学的局限性体现在其理论只适用于(  )
A. 微观、低速、弱引力领域
B. 微观、高速、强引力领域
C. 微观、高速、弱引力领域
D. 宏观、低速、弱引力领域
11.下列描述的运动,牛顿运动定律不适用的是(  )
A. 研究原子中电子的运动
B. 研究“神舟十号”飞船的高速发射
C. 研究地球绕太阳的运动
D. 研究飞机从北京飞往纽约的航行
12.经典力学不能适用于下列哪些运动(  )
A. 火箭的发射
B. 宇宙飞船绕地球的运动
C. 宇宙探测器在太空的运动
D. 电子的波动性
13.牛顿力学规律有其局限性.物体以下列哪个速度运动时,牛顿力学规律不适用(  )
A. 2.5×10-5m/s
B. 2.5×102m/s
C. 3.5×103m/s
D. 2.5×108m/s
14.地面上A、B两个事件同时发生,对于坐在高速运动的火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说(如图所示),哪个事件先发生(  )
A.A事件先发生
B.B事件先发生
C. 两个事件同时发生
D. 可能是A事件先发生,也可能是B事件先发生
15.如图所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向接近光速行驶,当列车经过B时,铁塔B发出一个闪光,列车上的观察者看到A、C两铁塔被照亮的顺序是(  )
A. 同时被照亮
B.A先被照亮
C.C先被照亮
D. 无法判断
16.在地面附近有一高速飞行的火箭,关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象,下列说法正确的是(  )
A. 地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间进程变慢了
B. 地面上的人观察到火箭变长了,火箭上的时间进程变慢了
C. 火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了
D. 地面上的人观察到火箭变长了,火箭上的时间进程变快了
二、多选题
17.(多选)关于牛顿力学的伟大成就,下列论述正确的是(  )
A. 牛顿力学第一次实现了对自然界认识的理论大综合
B. 牛顿力学第一次预言了宇宙中黑洞的存在
C. 牛顿力学第一次向人们展示了时间的相对性
D. 人们借助于牛顿力学的研究方法,建立了完整的经典物理学体系
18.(多选)下列说法中正确的是(  )
A. 经典力学是以牛顿的三大定律为基础的
B. 经典力学在任何情况下都适用
C. 当物体的速度接近光速时,经典力学就不适用了
D. 相对论和量子力学的出现,使经典力学失去了意义
19.(多选)2017年6月16日,来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站,首次实现了人类历史上第一次距离达“千公里级”的量子密钥分发.下列说法正确的是(  )
A. 经典力学适用于“墨子号”绕地球运动的规律
B. 经典力学适用于光子的运动规律
C. 量子力学可以描述“墨子号”发出两道红光的运动规律
D. 量子力学的发现说明经典力学已经失去了应用价值
20.19世纪和20世纪之交,经典物理学已达到了完整、成熟的阶段,但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”,人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实,“两朵乌云”是指(  )
A. 宏观问题
B. 高速问题
C. 微观问题
D. 低速问题
21.(多选)下列运动中经典力学的规律适用的是(  )
A. 子弹的飞行
B. 飞船绕地球的运行
C. 列车的运行
D. 粒子接近光速的运动
22.(多选)下列适用经典力学规律的是(  )
A. 自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动
B. 发射导弹、人造卫星、宇宙飞船
C. 以接近光速飞行的μ子的运动
D. 地壳的变动
23.(多选)有两辆较长的火车A和B,火车A静止不动,A的中央有一个光源,在某时刻发出一个闪光.此时火车B正以一较大的速度在平行于火车A的轨道上匀速运动,如图所示.关于火车A和火车B上的观察者观察到的现象,下列说法正确的是(  )
A. 火车A上的观察看到闪光先到达火车A的前壁
B. 火车A上的观察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁
C. 火车B上的观察者看到闪光不同时到达火车A的前、后壁
D. 火车B上的观察者看到闪光同时到达火车的前、后壁
24.(多选)一枚火箭静止于地面时长为30 m,两个完全相同的时钟分别放在火箭内和地面上.火箭以速度v飞行,光速为c,下列判断正确的是(  )
A. 若v=0.5c,火箭上的观察者测得火箭的长度仍为30 m
B. 若v=0.5c,地面上的观察者测得火箭的长度仍为30 m
C. 若v=0.5c,火箭上的观察者认为地面上的时钟走得快
D. 若v=0.5c,地面上的观察者认为火箭上的时钟走得慢
答案解析
1.【答案】D
【解析】相对论的建立并没有否定牛顿力学,而是认为牛顿力学是相对论在一定条件下的特殊情形,所以A、B、C错误,D正确.
2.【答案】A
【解析】牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体,不适用于微观、高速运动的物体,故A正确.
3.【答案】D
【解析】牛顿时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的,而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系,故A正确;相对论时空观认为物体的长度和质量会因物体的速度不同而不同,故B正确;牛顿力学只适用于宏观物体、低速运动问题,不适用于高速运动(相对于光速)的问题,故C正确;当物体的运动速度远小于光速时,相对论和牛顿力学的结论相差不大,牛顿力学是适用的,故D不正确.
4.【答案】C
【解析】牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体,对于微观、高速运动的物体不再适用,量子力学适用于微观粒子运动,相对论适用于一切运动物体,故A、B错误,C正确.相对论与量子力学并没有否定牛顿力学,而是在其基础上发展起来的,故D错误.
5.【答案】A
【解析】经典力学完全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,故A正确;经典力学取得了巨大的成就,但它也具有一定的局限性,并不是普遍适用的,故B错误;在微观高速情况下,要用量子力学和相对论来解释,但是并不会因为相对论和量子力学的出现,就否定了经典力学,经典力学仍然是正确的,不会过时也不会失去价值,故C、D错误.
6.【答案】B
【解析】相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律,经典物理学为它在低速运动时的特例,在自己的适用范围内还将继续发挥作用.选项A、C、D错误,B正确.
7.【答案】A
【解析】
8.【答案】D
【解析】这里的“高速”是指接近真空中的光的传播速度,故D正确,A、B、C错误.
9.【答案】D
【解析】前三个选项说的当然都属于“宏观世界”,但都很片面,没有全面描述,本题应选D.
10.【答案】D
【解析】经典力学在微观、高速情况下不再适用,经典力学的适用条件为宏观世界、低速运动、弱引力领域,故D正确.
11.【答案】A
【解析】牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体,而低速和高速的标准是相对于光速,可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动,故选A.
12.【答案】D
【解析】经典力学只适用于宏观低速物体,而不适用于微观高速粒子的运动,故经典力学不适用于电子的波动性,选项D正确.
13.【答案】D
【解析】
14.【答案】B
【解析】可以设想,在事件A发生时,A处发出一个闪光,在事件B发生时,B处发出一个闪光,两闪光相遇作为一个事件,发生在线段AB的中点,这在不同的参考系中看都是一样的.这个现象在地面参考系中很容易解释,两个闪光同时发出,两个闪光传播的速度又一样,当然在线段的中点相遇.火箭上的人则有如下推理:地面在向火箭的方向运动,从闪光发生到两闪光相遇,线段中点向火箭的方向运动了一段距离,因此闪光B传播的距离比闪光A长些,既然两个闪光的传播速度相同,一定是闪光B发出得早一些,所以B事件先发生,选项B正确.
15.【答案】C
【解析】因列车沿AC方向接近光速行驶,故它靠近C远离A,所以光由B发出后,C的反射光先到达列车上的观察者,可以观察到C先被照亮,故选C.
16.【答案】A
【解析】根据爱因斯坦相对论可知,地面上的人观察到火箭变短了,火箭上的时间进程变慢了,故A正确,B、D错误.运动是相对的,火箭上的人员观察到火箭的长度不变而时间进程也不变,故C错误.
17.【答案】AD
【解析】牛顿力学把天上物体和地面上物体的运动统一了起来,第一次实现了人类对自然界认识的理论大综合.在研究方法上,人们把牛顿力学中行之有效的实验与数学相结合的方法推广到物理学的各个分支上,相继建立了热学、声学、光学、电磁学等,形成了完整的经典物理学体系.综上所述,应选AD.
18.【答案】AC
【解析】牛顿运动定律是经典力学的基础,A正确;经典力学只适用于低速、宏观、弱引力场的范围,B错误,C正确;相对论和量子力学的出现,并没有否定经典力学,只是说经典力学有一定的适用范围,D错误.
19.【答案】AC
【解析】经典力学适用于宏观、低速物体的运动,“墨子号”绕地球的运动属于宏观、低速的运动,故A正确;量子力学适用于微观、高速物体的运动,如光子的运动,而对于高速运动的光子,经典力学已经不再适用,故B错误;量子力学可以描述光子的运动规律,而且量子力学和经典力学的适用范围不同,各自在自己的范围内是有价值的,故C正确,D错误.
20.【答案】BC
【解析】由伽利略和牛顿创立的经典力学及物理学的各个分支,在19世纪相继进入鼎盛时期,它的完美和威力使物理学家深信,一切现象殾能够用经典力学来描述.但是当人们用经典力学来解释原子内部结构的微观世界和接近光速的高速运动的物体时,发现与实际情况有很大的出入,这令许多物理学家感到困惑,成为“令人不安的乌云”.故选项B、C正确.
21.【答案】ABC
【解析】经典力学的适用范围是宏观、低速的情形,子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运动,经典力学能适用,选项A、B、C正确;对于微观、高速的情形经典力学不再适用,选项D错误.
22.【答案】ABD
【解析】
23.【答案】BC
【解析】由于火车A静止,光源发出的光传播到前、后壁的距离相同,所以火车A上的观察者看到闪光同时到达火车A的前、后壁,选项A错误,B正确;火车B上的观察者感到火车A的前、后壁到光源的距离不同,而光速不变,所以火车B上的观察者看到闪光不同时到达火车A的前、后壁,选项D错误,C正确.
24.【答案】AD
【解析】一枚静止时长30 m的火箭以0.5c的速度飞行,根据相对论时空观得火箭上的人测得火箭的长度为30 m,故A正确;根据长度的收缩性l=l0得地面上的观察者测得火箭的长度为L=26 m,故B错误;根据时间延缓效应,运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越大,钟走得越慢;同时运动是相对的,火箭相对于地面上的人是运动的,地面上的人相对于火箭也是运动的,所以若v=0.5c,火箭上的观察者认为地面上的时钟走得慢,同时地面上的观察者认为火箭上的时钟走得慢,故C错误,D正确.