新教材適用2024-2025學(xué)年高中物理第7章萬有引力與宇宙航行5相對論時空觀與牛頓力學(xué)局限性提能作業(yè)新人教版必修第二冊

第七章5．相對論時空觀與牛頓力學(xué)局限性合格考訓(xùn)練1．(2024·徐州高一統(tǒng)考期末)物理學(xué)的發(fā)展推動了社會的進(jìn)步。下列關(guān)于物理學(xué)的一些重大事務(wù)和科學(xué)方法，說法正確的是(A)A．伽利略把科學(xué)試驗與邏輯推理相結(jié)合得到了自由落體運動規(guī)律B．牛頓采納比值定義法得到了加速度的表達(dá)式a＝eq\f(F,m)C．牛頓發(fā)覺了萬有引力定律，并測出了引力常量D．愛因斯坦的相對論否定了牛頓力學(xué)理論，勝利解決了宏觀物體的高速運動問題解析：伽利略把科學(xué)試驗與邏輯推理相結(jié)合得到了自由落體運動規(guī)律，故A正確；此式為牛頓其次定律，是試驗定律，即物體的加速度與物體所受的合力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，并不是比值定義法，故B錯誤；牛頓發(fā)覺了萬有引力定律，而卡文迪什通過扭秤試驗測出了引力常量，故C錯誤；愛因斯坦的相對論發(fā)展了牛頓力學(xué)理論，推動物理學(xué)發(fā)展到一個新高度，勝利解決了宏觀物體的高速運動問題，故D錯誤。故選A。2．離開地面6km高空存在某μ子源，產(chǎn)生的μ子以0.99c(c為真空中光速)飛向地面。已知μ子的靜止壽命為3.0×10－6s。地面能收到該源的μ子，則(A)A．高速μ子的壽命大于3.0×10－6sB．高速μ子的壽命等于3.0×10－6sC．μ子參考系下視察到離地距離大于6kmD．μ子參考系下視察到離地距離等于6km解析：依據(jù)鐘慢效應(yīng)t＝eq\f(t0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))＝eq\f(3.0×10－6,\r(1－0.992))>t0，由此可知，高速μ子的壽命大于3.0×10－6s，故A正確，B錯誤；依據(jù)尺縮效應(yīng)l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)<l0，由此可知，μ子參考系下視察到離地距離應(yīng)小于6km，故C、D錯誤。故選A。3．(2024·黃浦高一期末)設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上打開一個光源，則下列說法正確的是(D)A．飛船正前方地面上的視察者看到這一光速為1.5cB．飛船正后方地面上的視察者看到這一光速為0.5cC．在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的視察者看到這一光速是eq\f(\r(5),2)cD．在地面上任何地方的視察者看到的光速都是c解析：依據(jù)狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一：光速不變原理可知，即光在真空中沿任何方向傳播速度都是c，則視察者在地面上和在飛船中觀測光的速度均為c。故選D。4．(多選)對于公式m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))，下列說法正確的是(CD)A．式中的m0是物體以速度v運動時的質(zhì)量B．當(dāng)物體的運動速度v>0時，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量變更了，故經(jīng)典力學(xué)不適用，是不正確的C．當(dāng)物體以較小速度運動時，質(zhì)量變更特別微小，經(jīng)典力學(xué)理論仍舊適用，只有當(dāng)物體以接近光速的速度運動時，質(zhì)量變更才明顯，故經(jīng)典力學(xué)適用于低速運動，而不適用于高速運動D．通常由于物體的運動速度太小，故質(zhì)量的變更引不起我們的感覺，因此在分析地球上物體的運動時，不必考慮質(zhì)量的變更解析：公式中，m0為物體靜止的質(zhì)量，m是物體速度為v時的質(zhì)量，故A錯誤；當(dāng)v接近光速時，經(jīng)典力學(xué)不適用，物體速度遠(yuǎn)小于光速時，經(jīng)典力學(xué)理論仍舊適用，故B錯誤；物體速度遠(yuǎn)小于光速時，質(zhì)量的變更可以忽視不計，即經(jīng)典力學(xué)適用于低速，不適用于高速，故C正確；地球上的物體運動速度一般比較小，經(jīng)典力學(xué)適用，故D正確。故選CD。5．(多選)下列說法正確的是(AB)A．經(jīng)典力學(xué)包含在相對論之中，是相對論的特例B．廣義相對論是一種新的時空與引力理論C．物理學(xué)家牛頓在試驗室利用扭秤裝置測出了引力常量D．假如物體在地面上靜止不動。任何人在任何參考系里測出的物體長度都是一樣的解析：經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速(v?c)條件下的近似，因此經(jīng)典力學(xué)包含于相對論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對論的特例，A正確；廣義相對論是一種新的時空與引力的理論，它能很好地說明水星近日點的旋進(jìn)現(xiàn)象，B正確；牛頓發(fā)覺了萬有引力定律后，物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置比較精確地測出了引力常量，C錯誤；依據(jù)狹義相對論的相對性原理，在不同的參考系中，測量的物體的長度不肯定相同，D錯誤。故選AB。6．(2024·鄭州外國語學(xué)校高一階段練習(xí))下列對經(jīng)典力學(xué)的說法中，不正確的是(D)A．牛頓建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系B．用經(jīng)典力學(xué)能夠說明高速列車的運動規(guī)律C．用經(jīng)典力學(xué)不能說明微觀高速粒子的某些現(xiàn)象D．相對論和量子理論完全否定了經(jīng)典力學(xué)解析：牛頓建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系，A正確，不符合題意；用經(jīng)典力學(xué)能夠說明高速列車的運動規(guī)律，因為高速列車的速度遠(yuǎn)低于光速，B正確，不符合題意；經(jīng)典力學(xué)不適合微觀高速，所以用經(jīng)典力學(xué)不能說明微觀高速粒子的某些現(xiàn)象，C正確，不符合題意；相對論和量子理論沒有否定經(jīng)典力學(xué)，D錯誤，符合題意。故選D。7．(多選)如圖甲所示，質(zhì)子束被加速到接近光速；如圖乙所示，中子星是質(zhì)量、密度特別大的星體。下列說法正確的是(BD)A．牛頓力學(xué)適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律B．牛頓力學(xué)不適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律C．牛頓力學(xué)適用于中子星的引力規(guī)律D．牛頓力學(xué)不適用于中子星的引力規(guī)律解析：牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速物體的運動規(guī)律，不適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律，也不適用于中子星的引力規(guī)律。故選BD。8．(2024·周口高一期末)關(guān)于物理學(xué)相關(guān)學(xué)問，下列敘述中正確的是(C)A．小船渡河時因水流速度突然增大而縮短了渡河的時間B．伽利略經(jīng)過長期的視察與計算，發(fā)覺了行星運動的規(guī)律C．狹義相對論以兩個基本假設(shè)為前提：相對性原理和光速不變原理D．通過萬有引力定律計算可知，只要適當(dāng)調(diào)整高度，廣州上空也可能存在同步衛(wèi)星解析：將小船渡河的運動分解為沿河岸的運動和垂直河岸的運動，依據(jù)運動的獨立性和等時性可知水流速度突然增大不影響垂直河岸的運動，則渡河的時間不變，故A錯誤；第谷經(jīng)過長期的視察得到行星運動的數(shù)據(jù)，開普勒依據(jù)數(shù)據(jù)分析，發(fā)覺了行星運動的規(guī)律，故B錯誤；愛因斯坦的狹義相對論以兩個基本假設(shè)為前提：相對性原理和光速不變原理，故C正確；地球同步衛(wèi)星的周期為24h，高度肯定為36000km，轉(zhuǎn)動方向為自西向東，定點在赤道上方，而廣州在北緯22°，故廣州上空不行能存在同步衛(wèi)星，故D錯誤。故選C。等級考訓(xùn)練9．(2024·漳州高一期末)一艘太空飛船以0.6c(c為光速)的速度飛向地球，下列說法正確的是(B)A．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度等于1.6cB．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度等于cC．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度等于1.6D．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度等于0.4c解析：依據(jù)愛因斯坦的狹義相對論有關(guān)光速不變原理，飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度等于c，地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度也等于c，故A、C、D錯誤，B正確。故選B。10．(2024·自貢高一期末)下列關(guān)于狹義相對論的兩個基本假設(shè)的說法中正確的是(A)A．愛因斯坦相對性原理是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一B．質(zhì)量增大是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一C．時間延緩是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一D．長度縮短是狹義相對論的兩個基本假設(shè)之一解析：狹義相對論的兩個基本假設(shè)是愛因斯坦相對性原理和光速不變原理，故A正確；相對論的基本假設(shè)中不包括長度縮短、時間延緩和質(zhì)量增大，故B、C、D錯誤。故選A。11．(2024·長寧高一期末)有一艘從地球勻速飛向太空的宇宙飛船，地球上的視察者發(fā)覺宇宙飛船上的鐘比地球上的走得慢，則宇宙飛船上的視察者(C)A．也認(rèn)為自己的鐘比地球上的走得慢B．發(fā)覺飛船上鐘的快慢與其在地球上時的確有變更C．發(fā)覺地球上的鐘比飛船上的走得慢D．認(rèn)為地球上視察者記錄的時間不精確解析：依據(jù)鐘慢效應(yīng)，宇宙飛船高速飛向太空時，地球上的視察者會發(fā)覺宇宙飛船上的鐘比地球上的走得慢，而飛船上的人視察飛船是不運動的，所以飛船上的時鐘沒有變慢，正常走時；而飛船相對地球是運動的，則飛船上的視察者視察到地球上時間進(jìn)程變慢了，即發(fā)覺地球上的鐘比飛船上的走得慢，則選項A、B、D錯誤，C正確。故選C。12．(2024·廣東試驗中學(xué)高一期末)下列說法中正確的是(B)A．牛頓測出了引力常量，他被稱為“稱量地球質(zhì)量”第一人B．相對論時空觀認(rèn)為物體的長度會因物體的速度不同而不同C．全部行星的軌道半長軸跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同D．丹麥天文學(xué)家第谷經(jīng)過多年的天文觀測和記錄，提出了“日心說”的觀點解析：卡文迪什測出了引力常量，他被稱為“稱量地球質(zhì)量”第一人，故A錯誤；相對論時空觀認(rèn)為物體的長度會因物體的速度不同而不同，故B正確；繞同一恒星運轉(zhuǎn)的全部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，故C錯誤；哥白尼提出了“日心說”的觀點，故D錯誤。故選B。13．(2024·徐州高一期中)如圖所示，位于教室中心的光源發(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10m。在平行于教室高速運動的太空飛船上的視察者(B)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)程比教室快C．測得教室的長度大于10mD．視察到光先到達(dá)后壁解析：依據(jù)光速不變原理，測得照到前壁的光速等于c，視察到光同時到達(dá)前壁和后壁，A、D錯誤；依據(jù)相對論原理，測得教室的長度小于10m，C錯誤；依據(jù)相對論原理，觀測到飛船上的時間進(jìn)程比教室快，B正確。故選B。14．(多選)(2024·宿遷高一期中)1905年到1915年間，愛因斯坦先后發(fā)表的狹義相對論和廣義相對論在20世紀(jì)變更了理論物理學(xué)和天文學(xué)，取代了主要由牛頓創(chuàng)立的有200年歷史的力學(xué)理論。狹義相對論適用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的全部物理現(xiàn)象。廣義相對論說明了引力定律及其與其他自然力的關(guān)系，適用于宇宙學(xué)和天體物理學(xué)領(lǐng)域，包括天文學(xué)。下列有關(guān)相對論的內(nèi)容，說法不正確的是(BD)A．狹義相對論的兩條基本假設(shè)是相對性原理與光速不變原理B．飛船以0.2c的速度航行，若飛船向正前方的某一星球放射激光，則該星球上的視察者測量到的激光速度為1.2cC．牛頓力學(xué)是相對論在宏觀、低速(與光速相比)狀況下的特例D．已知μ子低速運動時的平均壽命是3.0μs。當(dāng)它以0.99c的速度飛行，若以μ子為參考系，此時μ子的平均壽命變長解析：狹義相對論的兩條基本假設(shè)是相對性原理和光速不變原理，A正確；依據(jù)狹義相對論的假設(shè)，真空中光速相對于不同的慣性參考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，B錯誤；牛頓力學(xué)是相對論在宏觀、低速(與光速相比)狀況下的特例，C正確；當(dāng)μ子以0.99c的速度飛行，若以μ子為參考系，此時μ子的平均壽命不變，但對于地面上的視察者來說，平均壽命變長，D錯誤；故選BD。15．(多選)關(guān)于相對論及相關(guān)問題，下列說法正確的是(AC)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．當(dāng)物體運動速度v>0時，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量變更了，故經(jīng)典力學(xué)不再適用C．當(dāng)物體以較小的速度運動時，質(zhì)量變更特別微小，如分析地球上物體的運動就不必考慮質(zhì)量變更D．依據(jù)相對論理論，一個真實的靜止質(zhì)量不為零的物體相對任何慣性參考系的速度有可能超過光速解析：狹義相對論認(rèn)為一切物理定律(除引力外的力學(xué)定律、電磁學(xué)定律以及其他相互作用的動力學(xué)定律)在全