人教版2019必修第二冊高中物理同步練習(xí)7.5相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性(原卷版+解析)

7.5相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性同步練習(xí)一、單選題1．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，宇航員駕駛宇宙飛船在觀察者上方高速水平飛過。根據(jù)相對論可知，與坐在飛船里的宇航員的觀測結(jié)果相比，地面上靜止的觀察者觀測到（）A．飛船長度更小 B．飛船高度更小 C．飛船長度更大 D．飛船高度更大2．（2021秋·江西九江·高三?？计谥校╆P(guān)于經(jīng)典力學(xué)的適用范圍，可以總結(jié)為（）A．宏觀、高速運(yùn)動的物體 B．宏觀、低速運(yùn)動的物體 C．微觀、低速運(yùn)動的物體 D．微觀、高速運(yùn)動的物體3．（2023春·遼寧沈陽·高一校聯(lián)考期中）明明根據(jù)課堂上所學(xué)的知識做了一些筆記，其中正確的是（

）A．牛頓巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實驗室比較準(zhǔn)確地測出了引力常量G的值B．太陽系中的所有行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相同C．選擇不同的參考系，光的傳播速度不同D．相對論時空觀認(rèn)為：物理過程的快慢跟物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。這和牛頓力學(xué)的觀點是一致的4．（2023春·浙江寧波·高一效實中學(xué)校考期中）下列說法正確的是（）A．狹義相對論下的時空觀是一種絕對時空觀B．牛頓力學(xué)取得了巨大成就，適用于一切領(lǐng)域C．現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展說明牛頓力學(xué)是錯誤且毫無意義的D．狹義相對論的其中一個假設(shè)是在不同的慣性參考系中物理規(guī)律的形式都是相同的5．（2023春·江蘇揚(yáng)州·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長度為。在平行于教室高速運(yùn)動的太空飛船上的觀察者（）A．測得照到前壁的光速度小于cB．觀測到飛船上的時間進(jìn)程比教室慢C．測得教室的長度小于D．觀察到光同時到達(dá)前、后壁6．（2022·高一課時練習(xí)）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為真空中光速）的飛船反向運(yùn)動，則下列說法正確的是（）A．甲、乙兩人相對速度為1.4cB．甲觀察到乙的身高變短了C．甲觀察到乙所乘坐的飛船變短D．甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變快7．（2022·高一單元測試）在慣性參考系S中有兩個靜止質(zhì)量都是的粒子A和B，分別以速度沿同一直線相向運(yùn)動，相碰后合在一起成為一個粒子，則其合成粒子的靜止質(zhì)量為（）A． B． C． D．8．（2022·高一單元測試）某火箭在地面上的長度為L0，發(fā)射后它在地面附近高速（約0.3c）飛過，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象，以下說法不正確的是（）A．下方地面上的人觀察到火箭上的時鐘變慢了B．下方地面上的人觀察到火箭變短了C．火箭上的人觀察到火箭變短了D．火箭上的人看到下方地面上的物體都變短了9．（2023春·江蘇南京·高一南京市中華中學(xué)校考期中）A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度v1和v2朝同一方向飛行的兩個火箭上，且v1＜v2.地面上的觀察者認(rèn)為走得最快的時鐘是（）A．A時鐘 B．B時鐘C．C時鐘 D．無法確定10．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）高速運(yùn)動的μ子壽命變長這一現(xiàn)象，用牛頓力學(xué)無法解釋，說明牛頓力學(xué)是有局限性的，牛頓力學(xué)的適用范圍是（）A．宏觀世界，高速運(yùn)動 B．宏觀世界，低速運(yùn)動C．微觀世界，高速運(yùn)動 D．微觀世界，低速運(yùn)動11．（2023春·湖南常德·高一?？计谥校╆P(guān)于牛頓力學(xué)、相對論、量子力學(xué)，下列說法正確的是（）A．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，牛頓力學(xué)和量子力學(xué)都適用B．牛頓力學(xué)適用于高速運(yùn)動的物體，相對論適用于低速運(yùn)動的物體C．牛頓力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動，量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動D．相對論與量子力學(xué)否定了牛頓力學(xué)理論12．（2023春·廣東江門·高一新會陳經(jīng)綸中學(xué)?？计谥校┑孛嫔系挠^察者測得真空中的光速為v1，在勻速直線運(yùn)動的列車內(nèi)，觀察者測得真空中的光速為v2，根據(jù)狹義相對論，下列判斷正確的是（）A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．無法確定13．（2023·湖南·高三學(xué)業(yè)考試）關(guān)于相對論與經(jīng)典力學(xué)理論，下述說法中錯誤的是（）A．經(jīng)典力學(xué)是過時和錯誤的B．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速C．相對論沒有否定過去的科學(xué)D．經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為時空是絕對的14．（2023春·江蘇連云港·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，在未來某年A乘坐速度為0.8c（c為光速）的宇宙飛船追趕正前方的B，B的飛行速度為0.6c，A向B發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則B觀測到該光束的傳播速度為（）A．0.2c B．0.8c C．1.0c D．1.4c15．（2023春·江蘇淮安·高一?？茧A段練習(xí)）1905年愛因斯坦提出了狹義相對論，關(guān)于狹義相對論下列理解正確的是（）A．相對性原理只適用于力學(xué)規(guī)律，其他規(guī)律就不成立了B．如果兩個事件在一個參考系中是“同時”的，在另一個參考系中一定也是“同時”的C．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的D．伽利略相對性原理就是狹義相對論原理7.5相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性同步練習(xí)一、單選題1．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，宇航員駕駛宇宙飛船在觀察者上方高速水平飛過。根據(jù)相對論可知，與坐在飛船里的宇航員的觀測結(jié)果相比，地面上靜止的觀察者觀測到（）A．飛船長度更小 B．飛船高度更小 C．飛船長度更大 D．飛船高度更大【答案】A【詳解】根據(jù)尺縮效應(yīng)可知動長變短，可知地面上靜止的觀察者觀測到的飛船長度更小，高度不變。故選A。2．（2021秋·江西九江·高三校考期中）關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的適用范圍，可以總結(jié)為（）A．宏觀、高速運(yùn)動的物體 B．宏觀、低速運(yùn)動的物體 C．微觀、低速運(yùn)動的物體 D．微觀、高速運(yùn)動的物體【答案】B【詳解】經(jīng)典力學(xué)適用于做低速運(yùn)動的宏觀物體，不適用于做高速運(yùn)動的微觀粒子。故選B。3．（2023春·遼寧沈陽·高一校聯(lián)考期中）明明根據(jù)課堂上所學(xué)的知識做了一些筆記，其中正確的是（

）A．牛頓巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實驗室比較準(zhǔn)確地測出了引力常量G的值B．太陽系中的所有行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相同C．選擇不同的參考系，光的傳播速度不同D．相對論時空觀認(rèn)為：物理過程的快慢跟物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。這和牛頓力學(xué)的觀點是一致的【答案】B【詳解】A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，但沒有給出引力常量G的值；1798年，卡文迪什利用扭秤，第一次在實驗室比較準(zhǔn)確地測出了引力常量G的值，故A錯誤；B．由開普勒第三定律可知：所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相同，用公式表達(dá)為，其中k是一個對繞同一恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星都相同的常量，故B正確；C．在不同的參考系中，光的傳播速度都是一樣的，故C錯誤；D．相對論時空觀認(rèn)為物體的長度和物理過程的快慢都跟物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，這和牛頓力學(xué)的觀點是不同的，故D錯誤。故選B。4．（2023春·浙江寧波·高一效實中學(xué)?？计谥校┫铝姓f法正確的是（）A．狹義相對論下的時空觀是一種絕對時空觀B．牛頓力學(xué)取得了巨大成就，適用于一切領(lǐng)域C．現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展說明牛頓力學(xué)是錯誤且毫無意義的D．狹義相對論的其中一個假設(shè)是在不同的慣性參考系中物理規(guī)律的形式都是相同的【答案】D【詳解】A．經(jīng)典力學(xué)的時空觀是一種絕對時空觀，經(jīng)典力學(xué)的時空觀認(rèn)為，時間、空間均是絕對的，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，同時也是絕對的，即在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，對不同參考系中的觀察者來說也是同時發(fā)生的，故A錯誤；B．牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速的物體，故B錯誤；C．現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展說明牛頓力學(xué)是正確且十分具有意義的，故C錯誤；D．狹義相對論的其中一個假設(shè)是在不同的慣性參考系中物理規(guī)律的形式都是相同的，故D正確。故選D。5．（2023春·江蘇揚(yáng)州·高一統(tǒng)考期中）如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長度為。在平行于教室高速運(yùn)動的太空飛船上的觀察者（）A．測得照到前壁的光速度小于cB．觀測到飛船上的時間進(jìn)程比教室慢C．測得教室的長度小于D．觀察到光同時到達(dá)前、后壁【答案】C【詳解】AD．根據(jù)光速不變原理，不論光源與觀察者之間做怎樣的相對運(yùn)動，光速都是一樣的等于，教室相對于飛船向左運(yùn)動，則光到前壁的路程變短，光先到達(dá)前壁，故AD錯誤；BC．根據(jù)愛因斯坦的相對論，可知飛太空飛船上的觀察者認(rèn)為看到教室中的時鐘變慢，即觀測到飛船上的時間進(jìn)程比教室快，教室的長度變短小于，故B錯誤，C正確。故選C。6．（2022·高一課時練習(xí)）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為真空中光速）的飛船反向運(yùn)動，則下列說法正確的是（）A．甲、乙兩人相對速度為1.4cB．甲觀察到乙的身高變短了C．甲觀察到乙所乘坐的飛船變短D．甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變快【答案】C【詳解】A．甲、乙兩人速度均相對于同一參考系，現(xiàn)以甲為參考系，則原參考系相對于甲以0.6c的速度向右運(yùn)動，乙相對于原參考系以0.8c的速度向右運(yùn)動，則甲、乙的相對速度故A錯誤；B．因為身高方向與他們的運(yùn)動方向垂直，所以兩人看到對方的身高不變，故B錯誤；C．根據(jù)相對論的尺縮效應(yīng)，甲觀察到乙所乘的飛船變短，故C正確；D．根據(jù)相對論的鐘慢效應(yīng)，可知甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變慢，故D錯誤。故選C。7．（2022·高一單元測試）在慣性參考系S中有兩個靜止質(zhì)量都是的粒子A和B，分別以速度沿同一直線相向運(yùn)動，相碰后合在一起成為一個粒子，則其合成粒子的靜止質(zhì)量為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】運(yùn)動質(zhì)量與靜止質(zhì)量之間的關(guān)系式為（其中為光速）兩個靜止質(zhì)量都是的粒子A和B，分別以速度沿同一直線相向運(yùn)動，根據(jù)動量守恒定律可知，碰撞后合成粒子的速度為0；設(shè)合成后粒子的靜止質(zhì)量為，對碰撞前后根據(jù)質(zhì)能方程結(jié)合能量守恒定律可得解得故選C。8．（2022·高一單元測試）某火箭在地面上的長度為L0，發(fā)射后它在地面附近高速（約0.3c）飛過，關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象，以下說法不正確的是（）A．下方地面上的人觀察到火箭上的時鐘變慢了B．下方地面上的人觀察到火箭變短了C．火箭上的人觀察到火箭變短了D．火箭上的人看到下方地面上的物體都變短了【答案】C【詳解】AB．根據(jù)愛因斯坦相對論（尺縮效應(yīng)、鐘慢效應(yīng)）可知，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進(jìn)程變慢了，火箭上的時鐘變慢了，AB正確，不符合題意。C．火箭上的人與火箭之間沒有相對運(yùn)動，所以此人觀察到火箭的長度和時間進(jìn)程均無變化，C錯誤，符合題意。D．運(yùn)動是相對的，火箭上的人看到地面上的物體長度變短了，D正確，不符合題意。故選C。9．（2023春·江蘇南京·高一南京市中華中學(xué)?？计谥校〢、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度v1和v2朝同一方向飛行的兩個火箭上，且v1＜v2.地面上的觀察者認(rèn)為走得最快的時鐘是（）A．A時鐘 B．B時鐘C．C時鐘 D．無法確定【答案】A【詳解】根據(jù)公式可知，相對于觀察者的速度v越小，其上的時間進(jìn)程越快，地面上的鐘A的速度v=0，它所記錄的兩事件的時間間隔最大，即地面上的鐘走得最快。A正確。故選A。10．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）高速運(yùn)動的μ子壽命變長這一現(xiàn)象，用牛頓力學(xué)無法解釋，說明牛頓力學(xué)是有局限性的，牛頓力學(xué)的適用范圍是（）A．宏觀世界，高速運(yùn)動 B．宏觀世界，低速運(yùn)動C．微觀世界，高速運(yùn)動 D．微觀世界，低速運(yùn)動【答案】B【詳解】經(jīng)典力學(xué)不能用于處理微觀、高速運(yùn)動的物體，只適用于宏觀世界，低速運(yùn)動。故選B。11．（2023春·湖南常德·高一校考期中）關(guān)于牛頓力學(xué)、相對論、量子力學(xué)，下列說法正確的是（）A．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，牛頓力學(xué)和量子力學(xué)都適用B．牛頓力學(xué)適用于高速運(yùn)動的物體，相對論適用于低速運(yùn)動的物體C．牛頓力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動，量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動D．相對論與量子力學(xué)否定了牛頓力學(xué)理論【答案】C【詳解】AC．牛頓力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動，量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動，故A錯誤，C正確；B．牛頓力學(xué)適用于低速運(yùn)動的物體，相對論適用于低速運(yùn)動的物體，也適用于高速運(yùn)動的物體，故B錯誤；D．相對論與量子力學(xué)并沒有否定牛頓力學(xué)理論，牛頓力學(xué)理論在宏觀低速運(yùn)動中仍適用，故D錯誤。故選C。12．（2023春·廣東江門·高一新會陳經(jīng)綸中學(xué)?？计谥校┑孛嫔系挠^察者測得真空中的光速為v1，在勻速直線運(yùn)動的列車內(nèi)，觀察者測得真空中的光速為v2，根據(jù)狹義相對論，下列判斷正確的是（）A．v1>v2 B．v1<v2 C．v1＝v2 D．無法確定【答案】C【詳解】根據(jù)狹義相對論光速不變原理，光在真空中總是以確定的速度傳播，速度的大小同光源的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，在真空中的各個方向上，光信號傳播速度的大小均相同，光速同光源的運(yùn)動狀態(tài)和觀察者所處的慣性系無關(guān)，可知v1＝v2故選C。13．（2023·湖南·高三學(xué)業(yè)考試）關(guān)于相對論與經(jīng)典力學(xué)理論，下述說法中錯誤的是（）A．經(jīng)典力學(xué)是過時和錯誤的B．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速C．相對論沒有否定過去的科學(xué)D．經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為時空是絕對的【答案】A【詳解】A．基于實驗檢驗的牛頓力學(xué)不會被新的科學(xué)成就所否定，而是作為某些條件下的特殊情形，被包括在新的科學(xué)成就之中，Ａ錯誤；B．經(jīng)