新教材同步備課2024春高中物理課時(shí)分層作業(yè)11相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性新人教版必修第二冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(十一)相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性◎題組一相對(duì)論時(shí)空觀1．下列屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中()A．真空中光速不變B．時(shí)間間隔具有相對(duì)性C．物體的質(zhì)量不變D．物體的能量與質(zhì)量成正比2．如圖所示，沿平直鐵路途有間距相等的三座鐵塔A、B和C。假想有一列車沿AC方向接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光時(shí)，列車上的視察者看到A、C兩鐵塔被照亮的依次是()A．同時(shí)被照亮 B．A先被照亮C．C先被照亮 D．無(wú)法推斷3．(多選)接近光速飛行的飛船上和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢，下列說(shuō)法正確的有()A．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快D．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢4．假如航天員以接近于光速的速度朝某一星體飛行，下列說(shuō)法正確的是()A．航天員依據(jù)自己的質(zhì)量在增加發(fā)覺自己在運(yùn)動(dòng)B．航天員依據(jù)自己的心臟跳動(dòng)在慢下來(lái)發(fā)覺自己在運(yùn)動(dòng)C．航天員依據(jù)自己在變小發(fā)覺自己在運(yùn)動(dòng)D．航天員恒久不能由自身的變更知道自己的速度5．如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追逐正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯麗測(cè)到該光速的傳播速度為()A．0.4c B．0.9cC．1.0c D．1.4c◎題組二牛頓力學(xué)的局限性6．物理學(xué)史上很多物理學(xué)家的科學(xué)探討推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程，關(guān)于相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性，下列說(shuō)法正確的是()A．牛頓力學(xué)能夠說(shuō)明微觀粒子的規(guī)律性，仍能適用于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問題B．相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了牛頓力學(xué)，表示牛頓力學(xué)已失去意義C．牛頓力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律只是牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)D．牛頓力學(xué)在現(xiàn)代廣泛應(yīng)用，它的正確性無(wú)可懷疑，仍是普遍適用的7．(多選)下列聽從牛頓力學(xué)規(guī)律的是()A．自行車、汽車、火車、飛機(jī)等交通工具的運(yùn)動(dòng)B．放射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船C．以接近光速飛行的μ子的運(yùn)動(dòng)D．地殼的變動(dòng)8．(多選)2024年1月10日消息，我國(guó)國(guó)內(nèi)首款量子平安通話產(chǎn)品試商用。量子通信是利用量子力學(xué)原理對(duì)量子態(tài)進(jìn)行操控的一種通信形式，可以有效解決信息平安問題。關(guān)于牛頓力學(xué)和相對(duì)論、量子力學(xué)，下列說(shuō)法正確的是()A．量子力學(xué)和牛頓力學(xué)對(duì)宏觀物體和微觀粒子都是適用的B．牛頓力學(xué)理論的成立具有確定的局限性C．量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)D．量子力學(xué)與相對(duì)論否定了牛頓力學(xué)理論9．有兄弟兩個(gè)，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光的速度離開地球去遨游太空，經(jīng)過一段時(shí)間返回地球，哥哥驚異地發(fā)覺弟弟比自己要蒼老很多，則該現(xiàn)象的科學(xué)說(shuō)明是()A．哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長(zhǎng)了B．弟弟思念哥哥而加速生長(zhǎng)了C．由相對(duì)論可知，物體速度越大，其時(shí)間進(jìn)程就越慢，生理過程也越慢D．這是神話，科學(xué)無(wú)法說(shuō)明10．宇宙飛船以速度v相對(duì)地面做勻速直線飛行。某一時(shí)刻，飛船頭部的航天員向飛船尾部發(fā)出一光信號(hào)，光速為c，經(jīng)Δt(飛船上的鐘測(cè)量)時(shí)間后，被尾部接收器收到。由此可知飛船固有長(zhǎng)度為()A．cΔt B．vΔtC．cΔt1-vc2 D．c11．半人馬星座α星是離太陽(yáng)系最近的恒星，它距地球?yàn)?.3×1016m。設(shè)有一宇宙飛船自地球來(lái)回于半人馬星座α星之間。(1)若宇宙飛船的速率為0.999c，按地球上時(shí)鐘計(jì)算，飛船來(lái)回一次須要時(shí)間為________s。(2)如以飛船上時(shí)鐘計(jì)算，來(lái)回一次的時(shí)間為________s。12．在某慣性系中測(cè)得相對(duì)該慣性系靜止的立方體的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)0，另一慣性系以相對(duì)速度v平行于立方體的一邊運(yùn)動(dòng)。則在后一慣性系中的視察者測(cè)得的該立方體體積是多少？13．如圖所示，假設(shè)一根10m長(zhǎng)的梭鏢以光速穿過一根10m長(zhǎng)的管子，它們的長(zhǎng)度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量的。以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子狀況的是()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(lái)C．兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個(gè)位置，管子恰好遮住梭鏢D．全部這些都與視察者的運(yùn)動(dòng)狀況有關(guān)課時(shí)分層作業(yè)(十一)1234567891013ACACDCCABDBCCAD1．A[狹義相對(duì)論的基本假設(shè)有：(1)狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理——在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；(2)光速不變?cè)怼獙?duì)隨意慣性參考系，真空中的光速都相等，A正確。]2．C[因列車沿AC方向接近光速行駛，故它靠近C遠(yuǎn)離A，所以光由B動(dòng)身后，C的反射光先到達(dá)列車上的視察者，所以視察者看到C先被照亮，故C正確。]3．AC[飛船上的人視察鐘表時(shí)，是以飛船為參考系，看到地球上的鐘表在高速運(yùn)動(dòng)，視察到地球上的鐘慢，即飛船上的鐘快，A正確，B錯(cuò)誤；同理地球上的人是以地球?yàn)閰⒖枷?，視察結(jié)果是地球上的鐘快，即飛船上的鐘慢，C正確，D錯(cuò)誤。]4．D[依據(jù)狹義相對(duì)論學(xué)問可知，航天員以飛船為慣性系，其相對(duì)于慣性系的速度始終為零，因此他不行能發(fā)覺自身變更，也不能由自身變更知道自己的速度，故D正確。]5．C[依據(jù)光速不變?cè)恚谝磺袘T性參考系中測(cè)量到真空中的光速c都一樣，而壯壯所處參考系即為慣性參考系，因此壯壯麗測(cè)到的光速為1.0c，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]6．C[牛頓力學(xué)具有確定的局限性，只能適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，而對(duì)于微觀、高速運(yùn)動(dòng)的物體則不適用，并不具有普遍性，故A、D錯(cuò)誤；相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)并未否定牛頓力學(xué)，而是補(bǔ)充了牛頓力學(xué)的不足，它們并不能替代牛頓力學(xué)的地位，故B錯(cuò)誤；牛頓力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律只是牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)，故C正確。]7．ABD[牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，所以A、B、D正確；當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速率接近于光速時(shí)，牛頓力學(xué)就不適用了，故C錯(cuò)誤。]8．BC[牛頓力學(xué)適用于宏觀低速物體的運(yùn)動(dòng)，不適用于微觀高速粒子的運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，C正確；牛頓力學(xué)適用于宏觀低速物體的運(yùn)動(dòng)，所以牛頓力學(xué)理論的成立具有確定的局限性，故B正確；牛頓力學(xué)適用于宏觀低速的物體的運(yùn)動(dòng)，不適用于微觀高速粒子的運(yùn)動(dòng)，所以量子力學(xué)與相對(duì)論并沒有否定牛頓力學(xué)，故D錯(cuò)誤。]9．C[依據(jù)相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng)，當(dāng)飛船速度接近光速時(shí)，時(shí)間會(huì)變慢，時(shí)間延緩效應(yīng)對(duì)生命過程、化學(xué)反應(yīng)等也是成立的，飛船運(yùn)行的速度越大，時(shí)間延緩效應(yīng)越明顯，人體新陳代謝越緩慢，故C正確。]10．A[依據(jù)光速不變?cè)?，可知光以光速c傳播，在飛船參考系中，可得飛船的固有長(zhǎng)度L0＝cΔt，故A正確。]11．解析：(1)由于題中恒星與地球的距離s和宇宙飛船的速度v均是地球上的視察者測(cè)量的，故飛船來(lái)回一次，地球時(shí)鐘所測(cè)時(shí)間間隔Δt＝2sv≈2.87×108(2)可從相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng)考慮，把飛船離開地球和回到地球視為兩個(gè)事務(wù)，明顯飛船上的鐘測(cè)出兩事務(wù)的時(shí)間間隔Δt′是固定的，地球上所測(cè)的時(shí)間間隔Δt與Δt′之間滿意時(shí)間延緩效應(yīng)的關(guān)系式。以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算，飛船來(lái)回一次的時(shí)間間隔為Δt′＝Δt1-v2c答案：(1)2.87×108(2)1.28×10712．解析：由狹義相對(duì)論知，在運(yùn)動(dòng)方向上，視察者測(cè)得的立方體邊長(zhǎng)L＝L01-v2c2，而在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，測(cè)得