2024人教版高中物理必修第二册同步练习题--7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性（有解析）

2024人教版高中物理必修第二册同步
第七章　万有引力与宇宙航行
5　相对论时空观与牛顿力学的局限性
基础过关练
题组一　相对论时空观
1.(2023山东烟台期中)在1905年爱因斯坦提出了狭义相对论理论,根据该理论,下列说法正确的是(　　)
A.在不同的惯性参考系中,一切物理规律的形成是不同的
B.真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的
C.物体在接近光速运动时,它沿运动方向上的长度会变长
D.狭义相对论只适用于高速运动的物体,不适用于低速运动的物体
2.(2023江苏连云港期中)如图所示,在未来某年A乘坐速度为0.8c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的B,B的飞行速度为0.6c,A向B发出一束光进行联络,则B观测到该光束的传播速度为(　　)
A.0.2c　　　　B.0.8c　　　　C.1.0c　　　　D.1.4c
3.(2023上海华东师范大学第二附属中学期末)如图所示,位于教室中央的光源发出一个闪光,闪光照到了教室的前壁和后壁,已知教室的长度为10 m。在平行于教室高速运动的太空飞船上的观察者(　　)
A.测得照到前壁的光速度小于c
B.观测到飞船上的时间进程比教室慢
C.测得教室的长度小于10 m
D.观察到光同时到达前、后壁
4.(2023江苏南京中华中学期中)A、B、C是三个完全相同的时钟,A放在地面上,B、C分别放在以速度v1和v2朝同一方向飞行的两个火箭上,且v1A.A时钟　　　　　　　　　　B.B时钟
C.C时钟　　　　　　　　　　D.无法确定
5.如图所示,惯性系S中有一棱长为L的正方体,从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察,则该正方体的形状是(　　)
A　　　　　　　　　　B
C　　　　　　　　　　D
题组二　牛顿力学的成就与局限性
6.(2023浙江宁波效实中学期中)下列关于力学发展的描述符合物理学史实的是(　　)
A.相对论的提出否定了牛顿力学
B.牛顿提出光速是自然界中速度的极限
C.牛顿力学适用于微观领域中的力学现象
D.牛顿三大运动定律是经典力学体系的基础
7.(2023湖南常德期中)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微观粒子,牛顿力学和量子力学都适用
B.牛顿力学适用于高速运动的物体,相对论适用于低速运动的物体
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
答案与分层梯度式解析
第七章　万有引力与宇宙航行
5　相对论时空观与牛顿力学的局限性
基础过关练
1.B
2.C
3.C
4.A
5.D
6.D
7.C
1.B　根据相对论的两个基本假设可知,在不同的惯性参考系中,一切物理规律的形式是相同的,真空中的光速也是相同的,A错误,B正确;根据公式L=L0·1?vc2可知,当物体在接近光速运动时,它沿运动方向上的长度会变短,C错误;狭义相对论既适用于高速运动的物体,也适用于低速运动的物体,经典力学是狭义相对论在低速(v?c)条件下的近似,D错误。
2.C　根据爱因斯坦的相对论时空观,在任何参考系中光速不变,即光速不随光源和观察者所在参考系相对运动而改变,所以B观测到该光束的传播速度为1.0c,选C。
3.C　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,等于c,故A错误;教室相对于飞船向左运动,则光到前壁的路程变短,飞船上的观察者观察到光先到达前壁,D错误;根据爱因斯坦的相对论,知太空飞船上的观察者观察到教室中的时钟变慢,即观测到飞船上的时间进程比教室快,教室的长度变短,小于10 m,B错误,C正确。
4.A　根据公式Δt=Δt01?vc2可知,相对于观察者的速度v越大,观察者观察到其上的时间进程越慢,C时钟相对于观察者的速度最大,所以观察者观察到C走得最慢,地面上的观察者认为地面上的时钟A走得最快,故A符合题意,B、C、D不符合题意。
5.D　根据相对论时空观的长度收缩效应可知,沿x轴方向正方体棱长缩短,而沿y轴和z轴方向正方体棱长没有改变,故D正确,A、B、C错误。
6.D　爱因斯坦的相对论只否定了牛顿的绝对时空观,没有否定整个牛顿力学,牛顿力学是相对论物理学在低速运动状态下的近似,A错误;爱因斯坦提出了相对论,它认为真空中的光速是自然界中速度的极限,故B错误;经典力学只适用于宏观、低速物体,对于微观、高速物体不再适用,C错误;牛顿三大运动定律是经典力学体系的基础,D正确。
7.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,A错误,C正确;牛顿力学适用于低速运动的物体,相对论既适用于低速运动的物体,也适用于高速运动的物体,B错误;相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论,牛顿力学理论在宏观低速运动中仍适用,D错误。