2022-2023学年第二学期高一物理2人教版(2019) 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 课时作业(含解析)

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名称 2022-2023学年第二学期高一物理2人教版(2019) 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 课时作业(含解析)
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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 2023-03-14 21:55:55

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文档简介

27.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性
一、单选题
1.下列情境中,经典力学不适用的是
A.小朋友坐滑梯下滑
B.轮船在大海上航行
C.宇宙粒子接近光速运动
D.子弹在空中飞行
2.关于经典力学的适用范围和局限性,下列说法正确的是( )
A.经典力学过时了,应该被量子力学所取代
B.由于超音速飞机的速度太大,其运动不能用经典力学来解释
C.人造卫星的运动不适合用经典力学来描述
D.当物体速度接近光速时,其运动规律不适合用经典力学来描述
3.下列说法正确的是(  )
A.自然界中的一切现象都能够用经典力学来描述
B.经典力学也可以研究分子、原子的运动规律
C.没有经典力学就没有今天的空间科学
D.无论物体以多大的速度运动,其加速度都和受到的合外力成正比
4.下列关于物理学定律的说法中,正确的是(  )
A.牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例
B.万有引力定律适用于低速、宏观、弱引力的广阔领域
C.动量守恒定律是描述太阳系中行星沿圆轨道运动规律的定律
D.开普勒第一定律是描述太阳系中行星沿圆轨道运动规律的定律
5.在物理学的发展中,有许多科学家做出了重大贡献,下列说法中错误的是(  )
A.牛顿建立了速度、加速度等概念,并建立了牛顿三大定律
B.爱因斯坦建立了广义相对论,并预言了引力波的存在
C.伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端
D.伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快
6.下列说法错误的是( )
A.考虑相对论效应,长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变
B.一切物理规律在不同的惯性系中是平权的
C.圆屏阴影中心的亮斑(泊松亮斑)是光波叠加造成的
D.在光的双缝干涉实验中,条纹间距与缝的宽度成正比
7.下列说法中符合实际的是( )
A.变化的磁场一定产生变化的电场
B.电磁波不能发生衍射现象
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体对地球的运动速度
D.光在真空中的运动速度在不同惯性系中测得数值可能不同
8.我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动,在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图所示,假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动,到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动,则(  )
A.飞行器在B点处点火后,动能增加
B.飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为
C.只有万有引力作用情况下,飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度
D.由已知条件不能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期
二、多选题
9.下列关于经典力学说法正确的是(  )
A.观察、实验、假说、验证等是物理学科的基本研究方法
B.分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎等是物理学科中常用的思维方法
C.近代自然科学建立起实证科学的方法论传统,其主要特点是实验与数学结合:从实验事实出发,通过数学推演建立理论体系,然后,再用实验或观测去验证理论的正确性
D.实证科学方法的建立,使人们判别真理的标准从盲目的信仰转向理性与实践,使科学在整个文化中的地位不断提高
10.在物理学发展历史中,许多物理学家做出了卓越贡献。以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中,错误的是(  )
A.爱因斯坦在其相对论中指出,时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的
B.胡克等人认为行星所受太阳的引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。
C.牛顿对引力常量G进行准确测定,并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中
D.卡文迪许进行了月-地检验,得出天上和地表的物体间的引力作用都遵从万有引力定律
11.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
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,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
12.下列说法中正确的有 .
A.2008年5月12日14时28分,四川汶川县发生8.0级强烈地震,造成重大人员财产损失,地震波是机械波,地震波中既有横波也有纵波
B.太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光,这是利用了光的衍射原理
C.相对论认为:真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的
D.医院里用于检测的“彩超”的原理是:向病人体内发射超声波,经血液反射后被接收,测出反射波的频率变化,就可知血液的流速.这一技术应用了多普勒效应
三、解答题
13.计算表中物体运动速度的速度比 及因子。
运动物体 步行的人 奔跑中的短跑运动员 高铁 卫星 从地球逃逸的卫星 加速器中的高能粒子
速度v
14.如果光速只有甚至更小,相对论效应是更显著还是更不易看到?
15.假如有一对孪生兄弟和,其中乘坐速度为的火箭飞往大角星(牧夫座),而后又飞回地球.根据在地球上的观测,大角星离地球有36光年远,这次往返飞行经历时间为80年.如果离开地球时,他们的年龄都为20岁,试问当回到地球时,他们的年龄各有多大?
试卷第4页,共4页
试卷第3页,共4页
参考答案:
1.C
【详解】根据牛顿运动定律的适用范围:(1)只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低);(2)只适用于宏观物体,牛顿第二定律不适用于微观粒子;(3)参照系应为惯性系,故经典力学不适用的是宇宙粒子接近光速飞行,故C正确,ABD错误.
2.D
【详解】A.经典力学在低速宏观物理过程中适用,量子力学不可替代,故A错误;
B.超音速飞机的速度远低于光速,其运动能用经典力学来解释,故B错误;
C.人造卫星的运动速度远低于光速,适合用经典力学来描述,故C错误;
D.当物体速度接近光速时,其运动规律不适合用经典力学来描述,故D正确.
3.C
【详解】A.跟任何理论一样,以牛顿运动定律为代表的经典力学体系也有其自身的局限性和适用范围,故A错误;
B.一般来讲,经典力学不适用于描述微观粒子的运动,故B错误;
C.经典力学的成就是辉煌的,作为现代航天航空理论基础的天体力学就是经典力学跟天文学相结合的产物,故C正确;
D.经典力学也不适用于接近光速的高速运动的情况,故D错误。
故选C。
4.B
【详解】A.牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,定义了惯性;牛顿第二定律给出了加速度、力与质量间的关系,牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,并不是牛顿第二定律的特例,故A错误;
B.万有引力定律适用于低速、宏观、弱引力的广阔领域,选项B正确;
C.开普勒行星运动定律是描述太阳系中行星沿椭圆轨道运动规律的定律,选项C错误;
D.开普勒第一定律是描述太阳系中行星沿椭圆轨道运动规律的定律,选项D错误。
故选B。
5.A
【详解】A.伽利略首先建立了平均速度,瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动,故A错误;
B.爱因斯坦建立了广义相对论,并预言了引力波的存在,故B正确;
C.伽利略首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法,把实验和逻辑推理和谐地结合起来,从而有力地推进了人类科学的发展,伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端,故C正确;
D.伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快,故D正确;
本题选错误项,故选A。
6.D
【详解】A、考虑相对论效应,长度、时间的测量结果都随物体与观察者相对运动状态而改变;故A正确.
B、一切物理规律在不同的惯性系中是平权的.故B正确.
C、圆屏阴影中心的亮斑(泊松亮斑)是光波的叠加产生明显的衍射造成的;故C正确.
D、根据,知条纹的间距与缝的宽度不成正比;故D错误.
本题选错误的故选D.
【点睛】本题考查选修3-4中的基本概念,关键要熟悉教材,牢记这些基础知识点.
7.C
【详解】A.根据麦克斯韦的电磁场理论知只有非均匀变化的磁场才一定产生变化的电场,若是均匀变化的磁场,则会产生恒定的电场,A错误;
B.电磁波和光波都是横波,波都能发生干涉和衍射,B错误;
C.由于波源与接受者的相对位移的改变,而导致接受到的频率变化,称为多普勒效应,所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度,C正确;
D.根据光速不变原理,知在不同惯性系中,光在真空中沿不同方向的传播速度大小相等,D错误。
故选C。
【考点】
8.B
【详解】A.在椭圆轨道近月点变轨成为圆轨道,要实现变轨应给飞行器点火减速,减小所需的向心力,故点火后动能减小,A错误;
BD.设飞行器在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T3,则
解得
根据几何关系可知,轨道Ⅱ的半长轴a=2.5R。根据开普勒第三定律=k以及飞行器在轨道Ⅲ上的运行周期,可求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期,B正确D错误;
C.只有万有引力作用情况下,飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度与在轨道Ⅲ上通过B点的加速度相等,故C错误。
故选B。
9.ABCD
【详解】物理学科的基本研究方法是观察、实验、假说、验证等,物理学科常用的思维方法是分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎等,实证科学方法的主要特点是实验与数学结合,改变了人们的世界观。故选ABCD。
10.CD
【详解】A.爱因斯坦在其相对论中指出,时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的,即绝对时空观。故A正确,不符合题意;
B.胡克等人认为行星所受太阳的引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。故B正确,不符合题意;
C.牛顿发现了万有引力定律,并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中,但是没有测出引力常数。故C错误,符合题意;
D.牛顿进行了月-地检验,得出天上和地表的物体间的引力作用都遵从万有引力定律。故D错误,符合题意。
故选 CD。
11.ADF
【详解】A.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,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,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,在地面附近,如果L→∞,则重力加速度变化,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ADF.
【点睛】只有沿着长杆的方向运动,长度才缩短,光的偏振说明光是横波,频率越高发射能力越强,根据周期公式,放在某高山之巅,重力加速度变化,导致周期变化,若L无穷长时,则重力加速度发生变化,当波长越长,越容易发生衍射现象,从而即可各项求解.
12.AD
【详解】地震波是一种机械波,地震波中既有横波也有纵波.故A正确.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,增加透射,减少反射.故B错误.根据相对论得知:真空中的光速在不同惯性参照系中是相同的.故C错误.医院里用于检测的“彩超”是利用多普勒效应测定血液的流速.故D正确.故选AD.
13.,,,,,;,
【详解】设,则
, ,
, ,
各物体因子

14.更显著
【详解】当物体高速运动时(光速),会产生一些可观测的奇妙的效应,即相对论效应,则如果光速只有甚至更小,相对论效应更显著。
15.B为54.9岁;A为100岁
【详解】设B在飞船惯性系中经历的时间为Ar,根据钟慢效应得:

解得年;所以B回到地球时的年龄为
此时A的年龄为
答案第2页,共5页
答案第5页,共5页