【同步導(dǎo)學(xué)】物理教科2019版必修2：5.1 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 2 相對論時(shí)空觀簡介 3 宇宙的起源和演化課后習(xí)題

1.經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性2.相對論時(shí)空觀簡介3.宇宙的起源和演化基礎(chǔ)鞏固1.牛頓力學(xué)的適用范圍是()A.宏觀物體的低速(與光速相比)運(yùn)動B.微觀粒子的運(yùn)動C.宏觀物體的高速(與光速相比)運(yùn)動D.受到強(qiáng)引力作用的物體答案：A解析：牛頓力學(xué)屬于經(jīng)典力學(xué),它只適用于低速、宏觀物體的運(yùn)動以及弱引力作用時(shí)的情況。故A對,B、C、D錯。2.(多選)關(guān)于狹義相對論,下列說法正確的是()A.狹義相對論認(rèn)為在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的B.狹義相對論認(rèn)為在一切慣性系中,光在真空中的速度都等于c,與光源的運(yùn)動無關(guān)C.狹義相對論只涉及無加速運(yùn)動的慣性系D.狹義相對論任何情況下都適用答案：ABC解析：根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)可知,選項(xiàng)A、B正確;狹義相對論只涉及慣性參考系,不涉及非慣性參考系,選項(xiàng)D錯誤,C正確。3.A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面上的某處,vA>vB,在火箭A上的人觀察到的結(jié)果正確的是()A.火箭A上的時(shí)鐘走得最快B.地面上的時(shí)鐘走得最快C.火箭B上的時(shí)鐘走得最快D.火箭B上的時(shí)鐘走得最慢答案：A解析：在火箭A上的人看來,地面和火箭B都高速遠(yuǎn)離自己,由τ=τ01-vc2知,在火箭A上的人觀察到的結(jié)果是地面和火箭B4.如圖所示,假設(shè)一根10m長的梭鏢以光速穿過一根10m長的管子,它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的。以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子情況的是()A.梭鏢收縮變短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它B.管子收縮變短,因此在某些位置上,梭鏢從管子的兩端伸出來C.兩者都收縮,且收縮量相等,因此在某個位置,管子恰好遮住梭鏢D.所有這些都與觀察者的運(yùn)動情況有關(guān)答案：D解析：如果觀察者是在相對于管子靜止的參考系中觀察運(yùn)動著的梭鏢,那么梭鏢看起來就比管子短,在某些位置梭鏢會完全在管子內(nèi)部。然而當(dāng)觀察者和梭鏢一起運(yùn)動時(shí),看到的管子就縮短了,所以在某些位置,觀察者可以看到梭鏢兩端都伸出管子,故D項(xiàng)正確,A、B、C三項(xiàng)錯誤。5.地面上長100km的鐵路上空有一火箭沿鐵路方向以30km/s的速度掠過,則火箭上的人看到鐵路的長度應(yīng)該為多少?如果火箭的速度達(dá)到0.6c,則火箭上的人看到的鐵路的長度又是多少?答案：100km80km解析：當(dāng)火箭速度較低時(shí),長度基本不變,還是100km。當(dāng)火箭的速度達(dá)到0.6c時(shí),由相對論長度公式l=l01-代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)解得l=100×1-0.6.遠(yuǎn)方的一顆星以0.8c的速度離開地球,測得它輻射出來的閃光按5晝夜的周期變化,求在此星球上測其閃光周期為多長?答案：3晝夜解析：因?yàn)棣=Δτ所以Δτ=Δt1-vc2,Δt=5晝夜,v=0代入數(shù)據(jù)解得Δτ=5×1-0能力提升1.(多選)用相對論的觀點(diǎn)判斷下列說法正確的是()A.時(shí)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(shí)間和一個物體的長度總不會改變B.在地面上看,以10km/s的速度運(yùn)動的飛船中的時(shí)鐘會變快,但是飛船中的宇航員卻看到時(shí)鐘是準(zhǔn)確的C.在地面上的人看來,以10km/s的速度運(yùn)動的飛船在運(yùn)動方向上會變短,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(dāng)物體運(yùn)動的速度v遠(yuǎn)小于c時(shí),“長度收縮”和“時(shí)間膨脹”效果可忽略不計(jì)答案：CD解析：時(shí)間和空間都是相對的,沒有絕對準(zhǔn)確的時(shí)間和空間,所以A、B錯誤;由l=l01-vc2可知兩處的人都感覺l<l0,所以C正確;由尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)公式可知,當(dāng)2.(多選)在地面附近有一高速飛過的火箭,關(guān)于地面上的人和火箭中的人觀察到的現(xiàn)象正確的是()A.地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時(shí)間進(jìn)程變快了B.地面上的人觀察到火箭變短了,火箭上的時(shí)間進(jìn)程變慢了C.火箭上的人觀察到火箭的長度和時(shí)間進(jìn)程均無變化D.火箭上的人看地面上的物體長度變小,時(shí)間進(jìn)程變慢了答案：BCD解析：因?yàn)閘=l01-vc2和τ=τ01-vc3.右圖是一個邊長為1m的正方體木箱,現(xiàn)在讓這個正方體木箱沿水平方向勻速向右運(yùn)動,運(yùn)動速度很大,為0.99c,那么這個木箱看上去應(yīng)該是()A.邊長不相等的長方體B.邊長都縮短的正方體C.近似一塊薄木板D.以上說法都不對答案：C解析：由于木箱運(yùn)動得很快,速度已經(jīng)接近光速,所以在沿著運(yùn)動方向上的尺縮效應(yīng)很明顯,而其他兩個方向上沒有尺縮效應(yīng),看上去應(yīng)該是一塊薄木板。4.關(guān)于愛因斯坦的狹義相對論,下列說法正確的是()A.狹義相對論的基本假設(shè)之一是光速不變原理B.有些運(yùn)動物體相對于觀察者的速度可以大于真空中的光速C.在地面參考系中,觀察到在上海和北京同時(shí)有兩個嬰兒誕生,如果在沿北京—上海方向高速飛行的飛船上觀測,他們也是同時(shí)誕生的D.對于不同的慣性系,物理規(guī)律(包括力學(xué)和電磁學(xué)的)都是不同的答案：A解析：在愛因斯坦的相對論中,它的兩個假設(shè)是:①在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的。②真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,故A項(xiàng)正確,B、C、D三項(xiàng)錯誤。5.真空中的光速為c=3.0×108m/s,如果一個物體的運(yùn)動速度為v1=2.4×108m/s時(shí),質(zhì)量為3kg。當(dāng)它的速度為1.8×108m/s時(shí),質(zhì)量為多少?答案：2.25kg解析：根據(jù)狹義相對論,m=m0由題意知m1=m01-v1所以m1m2=1-v22c26.(1)冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的線速率為4.83×103m/s,求其靜止質(zhì)量為運(yùn)動質(zhì)量的百分之幾?(2)星際火箭以0.8c的速率飛行,其靜止質(zhì)量為運(yùn)動質(zhì)量的多少倍?答案：(1)99.9999%(2)3解析：(1)設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為m0,運(yùn)動質(zhì)量為m,由公式m=m0m0m=m(2)設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為m'0,運(yùn)動質(zhì)量為m',則m07.太陽在不斷地輻射能量,因而其質(zhì)量不斷地減少。若太陽每秒輻射的總能量為4×1026J,試計(jì)算太陽在一秒內(nèi)失去的質(zhì)量。估算5000年內(nèi)總共減少了多少質(zhì)量,與太陽的總質(zhì)量2×1027t比值為多少。答案：49×1010kg3.504×1020kg1.752×10-10解析：根據(jù)相對論的質(zhì)能關(guān)系式E=mc2可知,能量的任何變化必然導(dǎo)致質(zhì)量