相對論時空觀與牛頓力學的局限性（強化提高）檢測（Word版含解析）

第七章萬有引力與宇宙航行第五節(jié)相對論時空觀與牛頓力學的局限性強化訓(xùn)練（含解析）一、單選題1．相對于地球的速度為v的一飛船，要到離地球為5光年的星球上去。若飛船的宇航員測得該旅程為3光年，則v應(yīng)為（）A． B． C． D．2．下列關(guān)于經(jīng)典力學的說法不正確的是A．自由落體運動規(guī)律屬于經(jīng)典力學B．行星運動定律屬于經(jīng)典力學C．牛頓運動定律屬于經(jīng)典力學D．經(jīng)典力學沒有局限性，適用于所有領(lǐng)域3．下列敘述錯誤的是（）A．激光的反射也遵循反射定律B．振蕩的磁場會產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場C．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)D．真空中的光速在不同的慣性參考系中測得的數(shù)值都是相等的4．關(guān)于經(jīng)典力學的局限性，下列說法正確的是（）A．經(jīng)典力學適用于微觀高速運動的物體B．盡管經(jīng)典力學有局限性，可是生活中一般力學問題都用經(jīng)典力學來解決C．天宮二號速度很大，有關(guān)速度問題不能用經(jīng)典力學來處理D．經(jīng)典力學只適用于像地球和太陽那樣大的宏觀物體5．關(guān)于經(jīng)典力學、相對論和量子力學，下面說法中正確的是（）A．量子力學和相對論的出現(xiàn)徹底否認了經(jīng)典力學，是互不相容的幾種理論B．狹義相對論只適用于高速運動的物體，不適用于低速運動的物體C．經(jīng)典力學適用于高速運動物體，也適用于低速微觀粒子D．經(jīng)典力學是相對論和量子力學在低速、宏觀條件下的特殊情形6．在1905年愛因斯坦提出了《狹義相對論理論》，但此理論建立的前提有兩個假設(shè)條件以及在相對論理論下的觀察到的不同現(xiàn)象，如果有接近光速運動下的物體時間和空間都會發(fā)生相應(yīng)的變化，下列說法中正確的是（）A．在不同的慣性參考系中，一切物體的規(guī)律是不同的B．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的C．物體在接近光速運動時，它的質(zhì)量會變小D．物體在接近光速運動時，它沿運動方向上的長度會變大7．中國探月工程，又稱“嫦娥工程”。工程分為“繞”，“落”，“回”3個階段。玉兔二號，嫦娥四號任務(wù)月球車，于2019年1月3日22時22分完成與嫦娥四號著陸器的分離，駛抵月球背面。首次實現(xiàn)月球背面著陸，成為中國航天事業(yè)發(fā)展的又一座里程碑。在科學的發(fā)展歷程中，許多科學家做出了杰出的貢獻。下列敘述符合歷史事實的是（）A．伽利略發(fā)現(xiàn)了行星的運動規(guī)律B．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律并測出引力常量C．卡文迪許第一次在實驗室里測出了萬有引力常量D．以牛頓運動學為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學是普遍適用的8．在科學的發(fā)展歷程中，許多科學家做出了杰出的貢獻。下列敘述符合物理學史實的是（）A．牛頓總結(jié)出了行星運動的三大規(guī)律B．開普勒測出了萬有引力常量C．愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D．以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學只適用于宏觀物體的低速運動問題9．用相對論的觀點判斷，下列說法錯誤的是()A．時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的C．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些D．當物體運動的速度v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計10．如果你以接近于光速的速度朝一星體勻速飛行,你可以發(fā)覺()A．你的質(zhì)量在增加B．你的心臟跳動在慢下來C．你在變小D．你永遠不能由自身的變化知道你的速度11．用相對論的觀點判斷，下列說法錯誤的是()A．時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的C．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些D．當物體運動的速度v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計12．甲、乙、丙是三個完全相同的時鐘，甲放在地球上，乙、丙分別放在兩個高速運動的火箭上，以速度和朝同一方向遠離地球飛行，<．地面上的觀察者看A．甲時鐘走得最慢 B．乙時鐘走得最慢C．丙時鐘走得最慢 D．甲、乙、丙時鐘快慢一樣13．一艘太空飛船靜止時的長度為30m，它以（c為光速）的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是A．飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30mB．地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30mC．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于cD．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c14．進行科學研究有時需要大膽的想象，假設(shè)宇宙中存在一些離其它恒星較遠的、由質(zhì)量相等的四顆星組成的四星系統(tǒng)（忽略其它星體對它們的引力作用），這四顆星恰好位于正方形的四個頂點上，并沿外接于正方形的圓形軌道運行，若此正方形邊長變?yōu)樵瓉淼囊话?，要使此系統(tǒng)依然穩(wěn)定存在，星體的角速度應(yīng)變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦禔．1 B．2 C． D．215．在地面附近有一高速飛行的火箭，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象中正確的是（）A．地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變快了B．地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了C．火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化D．火箭上的人看地面物體長度變短，時間進程變慢了16．下列說法中正確的是；A．頻率相同的兩列波疊加時，振動最強區(qū)域的質(zhì)點位移總是最大B．雨后公路積水表面漂浮的油膜看起來是彩色的，這是光的折射現(xiàn)象C．利用多普勒效應(yīng)的原理，可以測量運動物體的速度D．在近光速運動的列車中，車上的人看到車頭與車尾同時發(fā)生的事件，而靜止在地面上的人認為車頭事件先發(fā)生二、解答題17．生活中，我們常能看到物體的能量發(fā)生了變化，為什么覺察不到物體質(zhì)量發(fā)生的變化？18．地球以3×104m/s的速度繞太陽公轉(zhuǎn)時，它的質(zhì)量增大到靜止質(zhì)量的多少倍？如果物體的速度達到（c為真空中的光速）它的質(zhì)量增大到靜止質(zhì)量的多少倍？19．一長直桿在地面上靜止不動時，經(jīng)測量可知長直桿的長度為、質(zhì)量為，經(jīng)計算可得該長直桿的線密度為（）。如果該長直桿沿桿的方向以速度（接近光速）運動時，長直桿的線密度為多大？如果該長直桿沿垂直于桿的方向以速度運動時，長直桿的線密度為多大？參考答案1．D【解析】根據(jù)距離的相對性公式，有則有代入數(shù)據(jù)有解得故選D。2．D【解析】A．自由落體運動遵守牛頓運動定律，其規(guī)律屬于經(jīng)典力學，故A正確；B．行星運動定律遵守牛頓運動定律，其規(guī)律屬于經(jīng)典力學，故B正確；C．牛頓運動定律是經(jīng)典力學的核心理論，屬于經(jīng)典力學，故C正確；D．經(jīng)典力學有一定的局限性，適用于宏觀、低速運動的物體，不適用于高速、微觀的物體，故D錯誤．3．C【解析】A．激光的反射也遵循反射定律，故A正確，不符合題意；B．根據(jù)電磁波理論可知，振蕩的磁場會產(chǎn)生同頻率的振蕩的電場，故B正確，不符合題意；C．所有類型的波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)，故C錯誤，符合題意；D．真空中的光速在不同的慣性參考系中測得的數(shù)值都是相等的，故D正確，不符合題意。故選C。4．B【解析】經(jīng)典力學適用范圍是宏觀低速的物體，對于微觀高速不適用，高速指速度接近光速，所以對于一般的力學問題、火車速度問題，經(jīng)典力學是適用的，故選B。5．D【解析】A．經(jīng)典力學是狹義相對論在低速條件下的近似，即只要速度遠遠小于光速，經(jīng)過數(shù)學變換狹義相對論的公式就全部變化為牛頓經(jīng)典力學的公式，相對論和量子力學更加深入地研究運動規(guī)律，但并沒有否認經(jīng)典力學，故A錯誤；C．經(jīng)典力學理論只適用于低速運動的宏觀物體，微觀粒子、高速運動物體都不適用，故C錯誤；BD．相對論和量子力學的出現(xiàn)，并沒有否定經(jīng)典力學，經(jīng)典力學是相對論和量子力學在低速、宏觀條件下的特殊情形。對適用于宏觀、低速運動的物體的運動仍然是正確的，故B錯誤，D正確。故選D。6．B【解析】A．在不同的慣性參考系中，一切物體的規(guī)律都是相同的，所以A錯誤；B．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，所以B正確；C．由相對論知其中為物體靜止時的質(zhì)量，所以當物體在接近光速運動時，它的質(zhì)量會變大，所以C錯誤；D．由相對論可知其中為物體相對靜止的人的長度，則當物體在接近光速運動時，它沿運動方向上的長度會變小，所以D錯誤。故選B。7．C【解析】A．開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律，故A錯誤；BC．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并沒有測出引力常量G，而萬有引力常數(shù)是由卡文迪許測出的，故B錯誤，C正確；D．以牛頓運動學為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學只適用宏觀、低速的物體，故D錯誤。故選C。8．D【解析】A．開普勒利用第谷的行星運動數(shù)據(jù)總結(jié)出了行星運動的三大規(guī)律，故A錯誤；B．卡文迪許利用扭稱實驗測出了萬有引力常量，故B錯誤；C．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，故C錯誤；D．根據(jù)愛因斯坦的相對論理論可知，以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學只適用于宏觀物體的低速運動問題，故D正確。故選D。9．A【解析】A．由相對論的觀點，時間和空間都是相對的，故A錯誤，符合題意；

B．根據(jù)時間間隔的相對性：可知，時間延緩效應(yīng)，因此地面上的人看飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的，故B正確，不符合題意；

C．根據(jù)長度的相對性：，可知，在運動方向上長度縮短，所以在地面上的人看來，以10

km/s

的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的航天員卻感到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些，故C正確，不符合題意；

D．當?shù)退俸暧^物體時，v＜＜c時，△t≈△t′，l≈l0，可知“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計，故D正確，不符合題意；

故選A。A時間和空間都是相對的,如果物體的速度接近光速,有公式可得則一個事件的發(fā)生時間和物體的長度會發(fā)生變化,A錯誤,思路分析：本題根據(jù)相對論分析,當物體的速度接近光速時,事件發(fā)生的時間和物體的長度都會發(fā)生變化試題點評：本題考查了時間和空間的相對性10．D【解析】相對論的基本概念是:當你被關(guān)在一個封閉的房子中時，你絕對無法知道房子是否在做勻速運動．當房子突然停止運動時，在其中的人是能夠感知這一點的;當房子突然開始運動時，其內(nèi)部的人也能有感覺;當房子旋轉(zhuǎn)時，關(guān)在其內(nèi)部的人也能說出它在轉(zhuǎn)動，但如果房子是在做勻速直線運動，即沒有任何加速度，則在其內(nèi)部的人就無法知道房子是否在移動，即使房子有一個窗戶，你從窗戶向外看，看見某些東西在朝你移動，但你仍說不出是你的房子在向這些東西移動，還是這些東西在向你的房子移動．A．你的質(zhì)量在增加，與結(jié)論不相符，選項A錯誤；B．你的心臟跳動在慢下來，與結(jié)論不相符，選項B錯誤；C．你在變小，與結(jié)論不相符，選項C錯誤；D．你永遠不能由自身的變化知道你的速度，與結(jié)論不相符，選項D正確；故選D。11．A【解析】A．由相對論的觀點，時間和空間都是相對的，故A錯誤，符合題意；

B．根據(jù)時間間隔的相對性：可知，時間延緩效應(yīng)，因此地面上的人看飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的，故B正確，不符合題意；

C．根據(jù)長度的相對性：，可知，在運動方向上長度縮短，所以在地面上的人看來，以10

km/s

的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的航天員卻感到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些，故C正確，不符合題意；

D．當?shù)退俸暧^物體時，v＜＜c時，△t≈△t′，l≈l0，可知“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計，故D正確，不符合題意；

故選A。A時間和空間都是相對的,如果物體的速度接近光速,有公式可得則一個事件的發(fā)生時間和物體的長度會發(fā)生變化,A錯誤,思路分析：本題根據(jù)相對論分析,當物體的速度接近光速時,事件發(fā)生的時間和物體的長度都會發(fā)生變化試題點評：本題考查了時間和空間的相對性12．C【解析】試題分析：鐘慢效應(yīng)：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了；甲時鐘放在地面上，在地面上的人看來，甲鐘沒有變化．乙、丙兩鐘放在兩個火箭上，根據(jù)愛因斯坦相對論可知，乙、丙變慢，由于，丙鐘比乙鐘更慢，所以甲鐘最快，丙鐘最慢，C正確．13．B【解析】根據(jù)狹義相對論可知，沿相對運動方向的長度縮短，所以地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30m，飛船上的人測量飛船的長度等于30m，所以A錯誤；B正確；根據(jù)光速不變原理，飛船上和地球上測量光的速度都等于c，故C、D錯誤．14．D【解析】設(shè)正方形的邊長為a，每個星球的質(zhì)量均為m，對其中一個星球來講，三個星球?qū)σ粋€星球的吸引力的合力為其圓周運動提供向心力，有解得當邊長變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，角速度變?yōu)樵瓉淼?。故選D。15．A【解析】在地面附近有一高速飛過的火箭，根據(jù)長度縮短效應(yīng)和時間延緩效應(yīng)可以知道，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變快了。故選A。16．C【解析】A．振動最強區(qū)域的質(zhì)點，是振動的振幅最大，但它仍然在平衡位置附近來回往復(fù)運動，位移隨時間呈周期性變化，即位移可能為零，故A錯誤；B．雨后公路積水表面漂浮的油膜看起來是彩色的，是由于發(fā)生了光的干涉現(xiàn)象，故B錯誤；C．利用多普勒效應(yīng)的原理，可以測量運動物體的速度，C正確；D．在近光速運動的列車中，車上的人以車為參考系，看到車