人教版高中物理必修二7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步练习提高卷-试卷（Word含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修二7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步练习提高卷-试卷（Word含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 170.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-14 15:05:25 | ||
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文档简介
人教版高中物理必修二7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步练习提高卷
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 普朗克的量子力学相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为（ ）
A．否定了经典力学的绝对时空观
B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性
C．打破了经典力学体系的局限性
D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
2. 关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是（ ）
A．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的
B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系
C．研究接近光速的粒子不适合使用经典力学
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别
3. 经典力学不适用下列哪些运动（ ）
A．火箭的发射 B．微观粒子的波动性
C．宇宙飞船绕地球的运动 D．“勇气号宇宙探测器”
4. 1按照相对论的观点，下列说法正确的是（ ）
A．物体运动时的质量总是小于其静止时的质量
B．物体运动时的质量总是等于其静止时的质量
C．真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的
D．真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的
5. 下列说法正确的是（ ）
A．可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干
B．根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波
C．光的偏振现象证明了光是一种纵波
D．火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
6. 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
7. 下列说法正确的是( )
A．摆钟偏快时可缩短摆长进行校准
B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
D．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的短一些
E．光从水中射入玻璃中，发现光线偏向法线，则光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度
8. 下列关于经典力学的说法不正确的是（ ）
A．自由落体运动规律属于经典力学
B．行星运动定律属于经典力学
C．牛顿运动定律属于经典力学
D．爱因斯坦在20世纪初创立了相对论理论，这表明牛顿的经典力学已不再适用
二、多选题（本大题共4道小题）
9. 在狭义相对论中，下列说法正确的是（ ）
A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速
B．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的
C．惯性系中的观察者，观察一个与他做相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些
D．大型粒子加速器能够将带电粒子加速至光速的99.9%，如果继续加速，粒子的速度将超过光速
10. 甲乙两人分别位于相对地球高速飞行的飞船里和地球上，下列说法正确的有 ．
A．甲观测到地球上的时钟变慢
B．乙观测到地球上的时钟变快
C．乙观测到飞船的长度变短
D．甲观测到飞船的长度变短
11. 用相对论的观点判断，下列说法正确的是( )
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
E．狭义相对论的创立表明经典力学在任何情况下都不再适用
12. 下列关于相对论时空观的说法正确的是（ ）
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．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．在牛顿力学时空观中认为同时发生的事件，在相对论时空观中也是同时发生的
D．时间和空间是永恒不变的
三、解答题（本大题共3道小题）
13. 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？
14. π＋介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.60×10－8s(在它自己参考系中测得)．
(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室坐标系中测量的π＋介子寿命多长？
(2)π＋介子在衰变前运动了多长距离？
15. 狭义相对论的两个前提为什么叫作假设 两个基本假设又是如何经过实践检验的
四、填空题（本大题共4道小题）
16. 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．
17. 有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200千米/小时)，时钟B放在高速旋转的圆盘边缘，随圆盘一起转动，其向心加速度约为2000g，时钟C放在中子星附近．关于这三只钟的变慢情况，下列说法正确的是明显变慢的是________、变化不明显的是________．
18. 如果一观察者测得运动着的米尺长0.5m（米尺的静止长度为1m），则此尺相对于观察者的速度为______。
19. 牛顿、爱因斯坦对物理学的发展做出了卓越贡献，根据你对牛顿、爱因斯坦的了解，请完成下表：
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】D
2. 【答案】D
【解析】【解答】AB．经典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，AB正确，不符合题意；
C．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题，C正确，不符合题意；
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论没有区别，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体的速度大小远小于光速时，其相对论和经典力学的结论没有区别；研究接近光速的粒子不适合使用经典力学，只适合相对论。
3. 【答案】B
【详解】
火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用．对于微观的情形经典力学不适用，故B正确，ACD错误．
4. 【答案】D
【详解】
AB．由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故AB错误；
CD．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，故C错误，D正确。
故选D。
5. 【答案】D
【详解】
红外线的热效应显著，可以利用红外线的热效应对物体进行烘干，故A错误；根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生磁场，但如果是均匀变化的电场会产生恒定的磁场，不会形成电磁波，故B错误；光的偏振现象证明了光是一种横波，即电磁振动矢量与传播方向垂直，故C错误；火车以接近光速行驶时，根据爱因斯坦相对论的尺缩效应，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了，故D正确；故选D．
6. 【答案】C
7. 【答案】BDE
【详解】
A．摆钟偏快是因为周期变小，根据单摆的周期公式
可知校准时需将周期增大，既要将摆长增大，故A错误；
B．多普勒效应：当波源与观察者相对静止时观察者接收到的频率等于波源振动的频率，当波源与观察者相向运动（相互靠近）时观察者接收到的频率大于波源振动的频率，当波源与观察者背向运动（相互远离）时观察者接收到的频率小于波源振动的频率，火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故B正确；
C．偏振片的作用是减弱反射光的强度，不能增加透射光的强度，故C错误；
D．参考系不同则观察到的运动不同，由于火箭中的人相对火箭静止，故观察到的是火箭的实际长度，火箭高速运行，根据长度的相对性
则地面人的看到的长度比火箭的实际长度要短，而故D正确；
E．光线偏向法线，说明折射角小于入射角，由相对折射率
可知
光在介质中传播，光速
折射率越大光的传播速度越小，即光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度，故E正确．
故选BDE。
8. 【答案】D
【解析】
【详解】
AB．经典力学有一定的局限性，适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体。自由落体运动、行星运动定律遵守牛顿运动定律，属于经典力学，故AB正确；
C．牛顿运动定律是经典力学的核心理论，属于经典力学，故C正确；
D．牛顿的经典力学是爱因斯坦相对论理论在低速条件下的近似，所以相对论的创立并不表明牛顿的经典力学已不再适用，D错误。
本题选不正确的，故选D。
二、多选题（本大题共4道小题）
9. 【答案】ABC
10. 【答案】AC
【解析】
【详解】
相对论长度的相对性和时间的相对性都是对于旁观者而言，对于旁观者来说是钟慢尺短．因此选项BD错误，AC正确．
11. 【答案】BCD
【解析】
【分析】
根据长度相对性和时间间隔的相对性分析讨论；
【详解】
按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对飞船中的观察者静止，时钟准确，B正确；由可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，D正确；在宏观、低速情况下，经典力学仍适用，E错误．
12. 【答案】AB
三、解答题（本大题共3道小题）
13. 【答案】Δt＝(1＋3.6×10－10) min
【详解】
根据相对论公式可知
min＝(1＋3.6×10－10) min
14. 【答案】(1)4.3×10－8s (2)10.32 m
【解析】
(1)π＋介子在实验室中的寿命为
＝ s＝4.3×10－8s.
(2)该粒子在衰变前运动的距离
s＝v·Δt＝0.8×3×108×4.3×10－8 m＝10.32 m.
15. 【答案】见详解
【详解】
1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的。虽然相对论的两个假设可以由迈克尔逊-莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度，所以狭义相对论仍然叫假设。
四、填空题（本大题共4道小题）
16. 【答案】 国际单位制 低速
【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．
17. 【答案】 B钟和C钟 A钟
【解析】
【详解】
火车的速度相对光速而言很小，时钟变慢不明显，B钟有很大的加速度，C钟受强引力作用，都明显变慢．
18. 【答案】2.60×108m/s
【解析】
【分析】
【详解】
由l=l0代入数据解得
19. 【答案】 牛顿运动三定律 光子说 万有引力定律 相对论
【详解】
牛顿第二定律的主要贡献有：牛顿运动定律、万有引力定律；爱因斯坦的主要贡献有：光子说、相对论等等。
2 / 2
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 普朗克的量子力学相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为（ ）
A．否定了经典力学的绝对时空观
B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性
C．打破了经典力学体系的局限性
D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
2. 关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是（ ）
A．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的
B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系
C．研究接近光速的粒子不适合使用经典力学
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别
3. 经典力学不适用下列哪些运动（ ）
A．火箭的发射 B．微观粒子的波动性
C．宇宙飞船绕地球的运动 D．“勇气号宇宙探测器”
4. 1按照相对论的观点，下列说法正确的是（ ）
A．物体运动时的质量总是小于其静止时的质量
B．物体运动时的质量总是等于其静止时的质量
C．真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的
D．真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的
5. 下列说法正确的是（ ）
A．可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干
B．根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波
C．光的偏振现象证明了光是一种纵波
D．火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
6. 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
7. 下列说法正确的是( )
A．摆钟偏快时可缩短摆长进行校准
B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
D．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的短一些
E．光从水中射入玻璃中，发现光线偏向法线，则光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度
8. 下列关于经典力学的说法不正确的是（ ）
A．自由落体运动规律属于经典力学
B．行星运动定律属于经典力学
C．牛顿运动定律属于经典力学
D．爱因斯坦在20世纪初创立了相对论理论，这表明牛顿的经典力学已不再适用
二、多选题（本大题共4道小题）
9. 在狭义相对论中，下列说法正确的是（ ）
A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速
B．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的
C．惯性系中的观察者，观察一个与他做相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些
D．大型粒子加速器能够将带电粒子加速至光速的99.9%，如果继续加速，粒子的速度将超过光速
10. 甲乙两人分别位于相对地球高速飞行的飞船里和地球上，下列说法正确的有 ．
A．甲观测到地球上的时钟变慢
B．乙观测到地球上的时钟变快
C．乙观测到飞船的长度变短
D．甲观测到飞船的长度变短
11. 用相对论的观点判断，下列说法正确的是( )
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
E．狭义相对论的创立表明经典力学在任何情况下都不再适用
12. 下列关于相对论时空观的说法正确的是（ ）
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．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．在牛顿力学时空观中认为同时发生的事件，在相对论时空观中也是同时发生的
D．时间和空间是永恒不变的
三、解答题（本大题共3道小题）
13. 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？
14. π＋介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.60×10－8s(在它自己参考系中测得)．
(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室坐标系中测量的π＋介子寿命多长？
(2)π＋介子在衰变前运动了多长距离？
15. 狭义相对论的两个前提为什么叫作假设 两个基本假设又是如何经过实践检验的
四、填空题（本大题共4道小题）
16. 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．
17. 有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200千米/小时)，时钟B放在高速旋转的圆盘边缘，随圆盘一起转动，其向心加速度约为2000g，时钟C放在中子星附近．关于这三只钟的变慢情况，下列说法正确的是明显变慢的是________、变化不明显的是________．
18. 如果一观察者测得运动着的米尺长0.5m（米尺的静止长度为1m），则此尺相对于观察者的速度为______。
19. 牛顿、爱因斯坦对物理学的发展做出了卓越贡献，根据你对牛顿、爱因斯坦的了解，请完成下表：
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】D
2. 【答案】D
【解析】【解答】AB．经典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，AB正确，不符合题意；
C．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题，C正确，不符合题意；
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论没有区别，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体的速度大小远小于光速时，其相对论和经典力学的结论没有区别；研究接近光速的粒子不适合使用经典力学，只适合相对论。
3. 【答案】B
【详解】
火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用．对于微观的情形经典力学不适用，故B正确，ACD错误．
4. 【答案】D
【详解】
AB．由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故AB错误；
CD．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，故C错误，D正确。
故选D。
5. 【答案】D
【详解】
红外线的热效应显著，可以利用红外线的热效应对物体进行烘干，故A错误；根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生磁场，但如果是均匀变化的电场会产生恒定的磁场，不会形成电磁波，故B错误；光的偏振现象证明了光是一种横波，即电磁振动矢量与传播方向垂直，故C错误；火车以接近光速行驶时，根据爱因斯坦相对论的尺缩效应，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了，故D正确；故选D．
6. 【答案】C
7. 【答案】BDE
【详解】
A．摆钟偏快是因为周期变小，根据单摆的周期公式
可知校准时需将周期增大，既要将摆长增大，故A错误；
B．多普勒效应：当波源与观察者相对静止时观察者接收到的频率等于波源振动的频率，当波源与观察者相向运动（相互靠近）时观察者接收到的频率大于波源振动的频率，当波源与观察者背向运动（相互远离）时观察者接收到的频率小于波源振动的频率，火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故B正确；
C．偏振片的作用是减弱反射光的强度，不能增加透射光的强度，故C错误；
D．参考系不同则观察到的运动不同，由于火箭中的人相对火箭静止，故观察到的是火箭的实际长度，火箭高速运行，根据长度的相对性
则地面人的看到的长度比火箭的实际长度要短，而故D正确；
E．光线偏向法线，说明折射角小于入射角，由相对折射率
可知
光在介质中传播，光速
折射率越大光的传播速度越小，即光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度，故E正确．
故选BDE。
8. 【答案】D
【解析】
【详解】
AB．经典力学有一定的局限性，适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体。自由落体运动、行星运动定律遵守牛顿运动定律，属于经典力学，故AB正确；
C．牛顿运动定律是经典力学的核心理论，属于经典力学，故C正确；
D．牛顿的经典力学是爱因斯坦相对论理论在低速条件下的近似，所以相对论的创立并不表明牛顿的经典力学已不再适用，D错误。
本题选不正确的，故选D。
二、多选题（本大题共4道小题）
9. 【答案】ABC
10. 【答案】AC
【解析】
【详解】
相对论长度的相对性和时间的相对性都是对于旁观者而言，对于旁观者来说是钟慢尺短．因此选项BD错误，AC正确．
11. 【答案】BCD
【解析】
【分析】
根据长度相对性和时间间隔的相对性分析讨论；
【详解】
按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对飞船中的观察者静止，时钟准确，B正确；由可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，D正确；在宏观、低速情况下，经典力学仍适用，E错误．
12. 【答案】AB
三、解答题（本大题共3道小题）
13. 【答案】Δt＝(1＋3.6×10－10) min
【详解】
根据相对论公式可知
min＝(1＋3.6×10－10) min
14. 【答案】(1)4.3×10－8s (2)10.32 m
【解析】
(1)π＋介子在实验室中的寿命为
＝ s＝4.3×10－8s.
(2)该粒子在衰变前运动的距离
s＝v·Δt＝0.8×3×108×4.3×10－8 m＝10.32 m.
15. 【答案】见详解
【详解】
1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的。虽然相对论的两个假设可以由迈克尔逊-莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度，所以狭义相对论仍然叫假设。
四、填空题（本大题共4道小题）
16. 【答案】 国际单位制 低速
【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．
17. 【答案】 B钟和C钟 A钟
【解析】
【详解】
火车的速度相对光速而言很小，时钟变慢不明显，B钟有很大的加速度，C钟受强引力作用，都明显变慢．
18. 【答案】2.60×108m/s
【解析】
【分析】
【详解】
由l=l0代入数据解得
19. 【答案】 牛顿运动三定律 光子说 万有引力定律 相对论
【详解】
牛顿第二定律的主要贡献有：牛顿运动定律、万有引力定律；爱因斯坦的主要贡献有：光子说、相对论等等。
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