高中物理培優(yōu)講義11A相對論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性基礎(chǔ)版

相對論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性知識點(diǎn)：相對論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性一、相對論時(shí)空觀1.19世紀(jì)，英國物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在，并證明電磁波的傳播速度等于光速c.2.1887年邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)以及其他一些實(shí)驗(yàn)表明：在不同的參考系中，光的傳播速度都是一樣的！這與牛頓力學(xué)中不同參考系之間的速度變換關(guān)系不符(填“相符”或“不符”).3.愛因斯坦假設(shè)：在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的.4.時(shí)間延緩效應(yīng)(1)如果相對于地面以v運(yùn)動的慣性參考系上的人觀察到與其一起運(yùn)動的物體完成某個(gè)動作的時(shí)間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體在同一地點(diǎn)完成這個(gè)動作的時(shí)間間隔為Δt，那么兩者之間的關(guān)系是Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2)).(2)Δt與Δτ的關(guān)系總有Δt＞Δτ，即物理過程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān).(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)5.長度收縮效應(yīng)：(1)如果與桿相對靜止的人測得桿長是l0，沿著桿的方向，以v相對桿運(yùn)動的人測得桿長是l，那么兩者之間的關(guān)系是l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2).(2)l與l0的關(guān)系總有l(wèi)＜l0，即運(yùn)動物體的長度(空間距離)跟物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān).(填“無關(guān)”或“有關(guān)”)二、牛頓力學(xué)的成就與局限性1.牛頓力學(xué)的成就：牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動定律，萬有引力定律的建立與應(yīng)用更是確立了人們對牛頓力學(xué)的尊敬.2.牛頓力學(xué)局限性：牛頓力學(xué)的適用范圍是低速(填“高速”或“低速”)運(yùn)動的宏觀(填“宏觀”或“微觀”)物體.(1)當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動時(shí)，有些與牛頓力學(xué)的結(jié)論不相同.(2)電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運(yùn)動不能用牛頓力學(xué)來說明.3.牛頓力學(xué)不會被新的科學(xué)成就所否定，當(dāng)物體運(yùn)動的速度遠(yuǎn)小于光速c時(shí)，相對論物理學(xué)與牛頓力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別.技巧點(diǎn)撥一、相對論時(shí)空觀1.低速與高速(1)低速：通常所見物體的運(yùn)動，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體皆為低速運(yùn)動物體.(2)高速：有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速.2.相對論的兩個(gè)效應(yīng)(1)時(shí)間延緩效應(yīng)：運(yùn)動時(shí)鐘會變慢，即Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2)).(2)長度收縮效應(yīng)：運(yùn)動長度會收縮，即l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2).3.對于低速運(yùn)動的物體，相對論效應(yīng)可以忽略不計(jì)，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理；對于高速運(yùn)動問題，經(jīng)典力學(xué)不再適用，需要用相對論知識來處理.二、牛頓力學(xué)的成就與局限性1.經(jīng)典力學(xué)的成就(1)經(jīng)典力學(xué)體系是時(shí)代的產(chǎn)物，是現(xiàn)代機(jī)械、土木建筑、交通運(yùn)輸以至航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ).(2)經(jīng)典力學(xué)的思想方法對藝術(shù)、政治、哲學(xué)等社會科學(xué)領(lǐng)域也有巨大影響.2.經(jīng)典力學(xué)的局限性及適用范圍(1)經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動的物體，相對論闡述物體在以接近光速運(yùn)動時(shí)所遵循的規(guī)律.(2)經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀世界；量子力學(xué)能夠正確描述微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律.3.相對論和量子力學(xué)沒有否定經(jīng)典力學(xué)(1)當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別；(2)當(dāng)?shù)慕Y(jié)論沒有區(qū)別.(3)相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形例題精練1．關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性的有關(guān)說法不正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)又稱牛頓力學(xué) B．與經(jīng)典力學(xué)體系相適應(yīng)，牛頓建立了絕對時(shí)空觀 C．經(jīng)典力學(xué)能解釋微觀世界豐富多彩的現(xiàn)象 D．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀（＞10﹣10m）、低速（v?c）、弱引力場（例如地球附近）【分析】明確經(jīng)典力學(xué)的基本內(nèi)容，知道其局限性即可正確求解?！窘獯稹拷猓篈、經(jīng)典力學(xué)的基本定律是牛頓運(yùn)動定律或與牛頓定律有關(guān)且等價(jià)的其他力學(xué)原理，所以經(jīng)典力學(xué)又稱牛頓力學(xué)，故A正確；B、經(jīng)典力學(xué)有兩個(gè)基本假定，其中之一就是假定時(shí)間和空間是絕對的，故B正確；C、一般來說，經(jīng)典力學(xué)適用于弱引力場中的宏觀物體的低速運(yùn)動。并不適用于微觀，故C錯誤；D、經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀（＞10﹣10m）、低速（v＜＜c）、弱引力場（例如地球附近），故D正確。本題選不正確的，故選：C?！军c(diǎn)評】本題考查經(jīng)典力學(xué)的局限性，要注意明確經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀低速物體，不適用于微觀高速物體。2．（2021春?豐臺區(qū)期中）下列運(yùn)動中，牛頓力學(xué)規(guī)律適用的是（）A．研究原子中電子的運(yùn)動 B．高能粒子（速度較大）進(jìn)一步加速 C．粒子接近光速的運(yùn)動 D．嫦娥一號探月衛(wèi)星的運(yùn)動【分析】根據(jù)牛頓運(yùn)動定律的適用范圍：（1）只適用于低速運(yùn)動的物體（與光速比速度較低）；（2）只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀原子；（3）參照系應(yīng)為慣性系?！窘獯稹拷猓号ｎD第二定律適用于宏觀低速的物體，不適用于微觀高速的物體，故只有嫦娥一號探月衛(wèi)星的運(yùn)動，牛頓力學(xué)規(guī)律是適用的，其他三適均不適用，故D正確，ABC錯誤。故選：D?！军c(diǎn)評】本題主要考查了牛頓運(yùn)動定律的適用范圍，牢記牛頓力學(xué)規(guī)律適用于宏觀低速物體即可。隨堂練習(xí)1．（2021春?玄武區(qū)校級月考）下列運(yùn)動中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是（）A．子彈的飛行 B．粒子接近光速的運(yùn)動 C．人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動 D．和諧號從南通向上海飛馳【分析】經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是宏觀、低速情形，高速情形要用相對論，微觀粒子運(yùn)動要用量子力學(xué)．【解答】解：子彈的飛行、和諧號的運(yùn)動及人造衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動，都屬于宏觀低速，經(jīng)典力學(xué)能適用，而粒子接近光速的運(yùn)動，不能適用于經(jīng)典力學(xué)，故ACD錯誤，B正確；故選：B?！军c(diǎn)評】當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，從相對論角度來說，時(shí)間延長、空間縮短、質(zhì)量增加，不能適用于經(jīng)典力學(xué)．2．（2020秋?嘉定區(qū)期末）經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性。當(dāng)物體以下列速度運(yùn)動時(shí)，經(jīng)典力學(xué)不再適用的是（）A．2.5×10﹣1m/s B．2.5×102m/s C．2.5×105m/s D．2.5×108m/s【分析】經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速運(yùn)動的物體。【解答】解：經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速，物體速度接近光速c＝3×108m/s時(shí)不再適用，故ABC錯誤，D正確。故選：D。【點(diǎn)評】解答本題的關(guān)鍵是知道經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速運(yùn)動的物體。3．（2015秋?海門市校級期中）如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v（v接近光速c）．地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離（）A．大于L B．等于L C．小于L D．不能確定【分析】根據(jù)長度的相對性即可判斷兩飛船間的距離．【解答】解：根據(jù)相對性長度的公式：L＝，L0為在相對靜止參考系中的長度，L為在相對運(yùn)動參考系中的長度。地面上測得它們相距為L，是以地面為參考系，飛船的速度是v，二者相對是運(yùn)動的；而A測得的長度是以飛船A為參考系，B相對于A是靜止的，屬于靜止參考系的長度L0，所以大于L。故選：A?！军c(diǎn)評】本題考查了相對論等知識點(diǎn)，難度不大，是高考的熱點(diǎn)問題，解答該題的關(guān)鍵是理解公式L＝中各個(gè)物理量的意義．4．（2020春?寧波期末）經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性，下列情境中經(jīng)典力學(xué)不適用的是（）A．小朋友坐滑梯下滑 B．輪船在大海上航行 C．宇宙粒子接近光速運(yùn)動 D．子彈在空中高速飛行【分析】根據(jù)牛頓運(yùn)動定律的適用范圍進(jìn)行分析，明確經(jīng)典力學(xué)的局限性即可正確分析求解。【解答】解：根據(jù)牛頓運(yùn)動定律的適用范圍：（1）只適用于低速運(yùn)動的物體（與光速比速度較低）；（2）只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀粒子；（3）參照系應(yīng)為慣性系，則可知經(jīng)典力學(xué)不適用的是宇宙粒子接近光速飛行；而小朋友做滑梯、輪船航行以及子彈的高速飛行均符合以上三條，經(jīng)典力學(xué)可以適用，宇宙粒子接近光速運(yùn)動，故C經(jīng)典力學(xué)不適用，ABD適用；本題選擇經(jīng)典力學(xué)不適用的，故選：C?！军c(diǎn)評】本題主要考查了經(jīng)典力學(xué)的適用范圍，只要記住即可，同時(shí)注意體會經(jīng)典力學(xué)的局限性。綜合練習(xí)一．選擇題（共10小題）1．（2020春?淮安區(qū)期中）牛頓力學(xué)也有其局限性，在下列情形中能夠成立的是（）A．宏觀物體高速運(yùn)動 B．微觀世界 C．宏觀物體低速運(yùn)動 D．強(qiáng)引力場【分析】明確經(jīng)典力學(xué)的局限性，知道經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力場的條件下，不適用于微觀、高速、強(qiáng)引力場?！窘獯稹拷猓号ｎD力學(xué)也有其局限性，它只能適用于弱引力場中的宏觀物體低速運(yùn)動，不適用于微觀、高速以及強(qiáng)引力場，故C正確，ABD錯誤。故選：C?！军c(diǎn)評】經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速（v＜＜c）條件下的近似，牛頓經(jīng)典力學(xué)只考慮了空間，而狹義相對論既考慮了空間，也考慮了時(shí)間，牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速物體，而微觀、高速物體適用于狹義相對論。2．（2020春?沭陽縣期中）一枚靜止時(shí)長30m的火箭以1.5×108m/s的速度從觀察者的身邊掠過，已知光速為3×108m/s，觀察者測得火箭的長度約為（）A．30m B．15m C．34m D．26m【分析】明確狹義相對論中長度的相對性公式L＝L0，根據(jù)公式即可求出觀察者所測得火箭的長度?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)長度的相對性L＝L0得觀察者測得火箭的長度為L＝30×m≈26m，故D正確，ABC錯誤。故選：D?！军c(diǎn)評】狹義相對論有兩個(gè)顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮?？梢酝ㄋ椎睦斫鉃椋哼\(yùn)動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運(yùn)動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時(shí)，鐘就幾乎停止了；在尺子長度方向上運(yùn)動的尺子比靜止的尺子短，這就是所謂的尺縮效應(yīng)，當(dāng)速度接近光速時(shí)，尺子縮成一個(gè)點(diǎn)。3．（2020春?徐州期中）相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)使人們認(rèn)識到經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是（）A．低速運(yùn)動宏觀世界 B．低速運(yùn)動微觀世界 C．高速運(yùn)動微觀世界 D．高速運(yùn)動宏觀世界【分析】經(jīng)典力學(xué)的適用條件為，宏觀世界，低速運(yùn)動，經(jīng)典力學(xué)在微觀、高速情況下不再適用?！窘獯稹拷猓航?jīng)典力學(xué)在微觀，高速情況下不再適用，經(jīng)典力學(xué)的適用條件為，宏觀世界，低速運(yùn)動，故A正確，BCD錯誤。故選：A?！军c(diǎn)評】這是對經(jīng)典物理局限性的考查，只要知道這個(gè)知識點(diǎn)就行，并不要求對此知識點(diǎn)應(yīng)用計(jì)算。4．（2019春?張家界期末）關(guān)于經(jīng)典力學(xué)，下列說法錯誤的是（）A．由于相對論、量子力學(xué)的提出，經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)被完全否定 B．經(jīng)典力學(xué)可看作相對論、量子力學(xué)在一定條件下的特殊情形 C．經(jīng)典力學(xué)在宏觀物體、低速運(yùn)動、引力不太大時(shí)適用 D．經(jīng)典力學(xué)對高速運(yùn)動的微觀粒子不適用【分析】經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是宏觀、低速情形，高速情形要用相對論，微觀粒子運(yùn)動要用量子力學(xué)。【解答】解：相對論、量子力學(xué)的提出，沒有否定經(jīng)典力學(xué)，只是對力學(xué)的完善；經(jīng)典力學(xué)是相對論、量子力學(xué)在低速、宏觀狀態(tài)下的特殊情形，對于高速、微觀的情形經(jīng)典力學(xué)不適用，高速情形要用相對論，微觀粒子運(yùn)動要用量子力學(xué)。故A錯誤BCD正確。本題選錯誤的，故選：A?！军c(diǎn)評】此題考查經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和相對論、量子力學(xué)主要研究的對象，注意量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，只是對力學(xué)進(jìn)行了完善。5．（2019春?高臺縣校級期中）經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪些運(yùn)動（）A．火箭的發(fā)射 B．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動 C．“勇氣號”宇宙探測器的運(yùn)動 D．以99%倍光速運(yùn)行的電子束【分析】經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是宏觀、低速情形，高速情形要用相對論，微觀粒子運(yùn)動要用量子力學(xué)?！窘獯稹拷猓夯鸺陌l(fā)射、宇宙飛船繞地球的運(yùn)動、宇宙探測器的運(yùn)動都屬低速，經(jīng)典力學(xué)能適用。對于高速微觀的情形經(jīng)典力學(xué)不適用，故對以99%倍光速運(yùn)行的電子束不適用；故D正確ABC錯誤。本題選不適用的，故選：D?！军c(diǎn)評】電子及電子以下（中子，質(zhì)子，原子，離子，分子是實(shí)物粒子）都可以認(rèn)為是微觀粒子；微觀粒子以及高速運(yùn)動的物體不適用于經(jīng)典力學(xué)。6．（2018春?扶余市校級期中）如果有一列火車，以很高的速度運(yùn)動，車窗沿運(yùn)動方向?yàn)殚L，垂直運(yùn)動方向?yàn)閷?，根?jù)相對論的知識，地面上的人發(fā)現(xiàn)（）A．火車窗口比靜止時(shí)要長 B．火車窗口比靜止時(shí)要短 C．火車窗口比靜止時(shí)要寬 D．火車窗口比靜止時(shí)要窄【分析】本題關(guān)鍵是知道狹義相對論的一個(gè)重要效應(yīng)﹣﹣尺縮效應(yīng)：在尺子長度方向上運(yùn)動的尺子比靜止的尺子短?！窘獯稹拷猓河捎诔呖s效應(yīng)，在運(yùn)動的方向上，長度要縮短，所以車窗的長度比靜止時(shí)更短，但是在與運(yùn)動方向垂直的寬不會變化，故ACD錯誤，B正確；故選：B?！军c(diǎn)評】此題考查狹義相對論的基本結(jié)論，熟記并理解它，可以解決所有關(guān)于狹義相對論的問題。7．（2018春?禪城區(qū)校級期中）經(jīng)典力學(xué)不能適用下列哪些運(yùn)動（）A．火箭的發(fā)射 B．微觀粒子的波動性 C．“勇氣號”宇宙探測器在太空的運(yùn)動 D．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動【分析】經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是宏觀、低速情形，高速情形要用相對論，微觀粒子運(yùn)動要用量子力學(xué)?！窘獯稹拷猓航?jīng)典力學(xué)適用宏觀低速物體的運(yùn)動，而不適應(yīng)微觀高速粒子的運(yùn)動；則經(jīng)典力學(xué)不能適用微觀粒子的波動性，故B正確，ACD錯誤。故選：B。【點(diǎn)評】本題考查經(jīng)典力學(xué)的局限性，注意明確當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，從相對論角度來說，時(shí)間延長、空間縮短、質(zhì)量增加。8．（2018春?平安區(qū)校級期中）經(jīng)典力學(xué)不適用于下列哪些運(yùn)動（）A．火箭的發(fā)射 B．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動 C．微觀粒子的波動 D．汽車在公路上行駛【分析】根據(jù)牛頓運(yùn)動定律的適用范圍：（1）只適用于低速運(yùn)動的物體（與光速比速度較低）；（2）只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀原子；（3）參照系應(yīng)為慣性系?！窘獯稹拷猓航?jīng)典力學(xué)適用于宏觀低速運(yùn)動，火箭的發(fā)射、宇宙飛船繞地球的運(yùn)動和汽車在公路上行駛，均屬于宏觀低速適用于經(jīng)典力學(xué)，故ABD不符合題意；經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀粒子的波動，故C符合題意。本題考查經(jīng)典力學(xué)不適用的，故選：C?！军c(diǎn)評】本題考查經(jīng)典力學(xué)的適用范圍，屬于記憶內(nèi)容的考查，牢記相關(guān)內(nèi)容即可準(zhǔn)確求解。9．（2018春?和平區(qū)校級月考）若一列火車以接近光速的速度在高速行駛，車上的人用望遠(yuǎn)鏡來觀察地面上的一只排球，如果觀察的很清晰，則觀察結(jié)果是（）A．像一只乒乓球（球體變?。?B．像一只籃球（球體變大） C．像一只橄欖球（豎直放置） D．像一只橄欖球（水平放置）【分析】狹義相對論確保任何物理定律在不同參照系的相同，以觀察者為參照系則排球以相同大小的速度反向運(yùn)動，利用長度收縮效應(yīng)即可作答【解答】解：根據(jù)狹義相對論，以觀察者為參照系，則排球以接近光速的速度反向運(yùn)動，根據(jù)長度收縮效應(yīng)可知，觀察者測得排球的水平寬度變短，豎直長度不變，因此觀察的結(jié)果是像一只豎直放置的橄欖球。故選：C?！军c(diǎn)評】本題考查了狹義相對論參照系變換與長度收縮性：一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時(shí)的長度小，注意在變換參照系時(shí)要確保參照系是勻速直線運(yùn)動的10．（2018春?資陽期末）下列說法中錯誤的是（）A．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動和觀察者的運(yùn)動無關(guān) B．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用紅光代替黃光作為入射光可減小干涉條紋的間距 C．光具有波粒二象性，傳播時(shí)往往表現(xiàn)出波動性，與物質(zhì)相互作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性 D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射光的影響【分析】真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。雙縫干涉條紋的間距與波長成正比。光具有波粒二象性。拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射光?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)相對論的基本原理知真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動和觀察者的運(yùn)動無關(guān)，故A正確。B、雙縫干涉條紋的間距與波長成正比，紅光的波長比黃光的長，則在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距，故B錯誤。C、光具有波粒二象性，傳播時(shí)往往表現(xiàn)出波動性，與物質(zhì)相互作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性，故C正確。D、反射光屬于偏振光，往往在鏡頭加偏振片的作用可以減弱玻璃的反射光的強(qiáng)度；故D正確。本題選錯誤的，故選：B?！军c(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵是了解近代物理常識，對光的本性、光的常見現(xiàn)象及形成原因要理解并掌握。二．多選題（共6小題）11．（2020春?綿陽期末）經(jīng)典力學(xué)有其局限性，相對論已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)之一。下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的說法中，正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力場 B．經(jīng)典力學(xué)適用于范圍在10﹣10m以內(nèi)的微觀粒子運(yùn)動 C．經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為時(shí)間、空間與物質(zhì)及其運(yùn)動之間是相互聯(lián)系的 D．按照經(jīng)典力學(xué)，只要知道初始條件，就可以準(zhǔn)確確定體系以往和未來的運(yùn)動狀態(tài)【分析】明確經(jīng)典力學(xué)的基本內(nèi)容，同時(shí)經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性，經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動的物體，不適用于高速、微觀的物體；經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速（v＜＜c）條件下的近似?！窘獯稹拷猓篈、經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力場，故A正確；B、經(jīng)典力學(xué)不適用微觀高速粒子的運(yùn)動，即不適用于范圍在10﹣10m以內(nèi)的微觀粒子運(yùn)動，故B錯誤；C、在經(jīng)典力學(xué)中，認(rèn)為時(shí)間和空間與物質(zhì)及其運(yùn)動之間都是獨(dú)立的，故C錯誤；D、在經(jīng)典力學(xué)中，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律，只要知道初始狀態(tài)和相互作用，就可以準(zhǔn)確確定體系以往和未來的狀態(tài)，故D正確。故選：AD。【點(diǎn)評】該題考查經(jīng)典力學(xué)的使用范圍，記?。航?jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動的物體以及弱相互作用間的物體，不適用于高速、微觀的物體。12．（2019春?揚(yáng)州月考）假設(shè)有一列火車沿平直軌道飛快地勻速前進(jìn)，車廂中央有一個(gè)光源發(fā)出了一個(gè)閃光，閃光照到了車廂的前后壁，根據(jù)狹義相對論原理，下列說法正確的是（）A．車廂里的人認(rèn)為閃光是同時(shí)到達(dá)兩壁的 B．靜止在地面上的人認(rèn)為閃光是同時(shí)到達(dá)兩壁的 C．靜止在地面上的人認(rèn)為閃光先到達(dá)后壁 D．靜止在地面上的人認(rèn)為閃光先到達(dá)前壁【分析】地面上的人、車廂中的人選擇的慣性系不一樣，但是本題的慣性系中光向前傳播和向后傳播的速度相同，從而發(fā)現(xiàn)傳播到前后壁的快慢不一樣?！窘獯稹拷猓篈、車廂中的人認(rèn)為，車廂是個(gè)慣性系，光向前向后傳播的速度相等，光源在車廂中央，閃光同時(shí)到達(dá)前后兩壁，故A正確。BCD、地面上的人以地面為參考系，根據(jù)狹義相對論原理，光向前向后傳播的速度相等，向前傳播的路程長些，到達(dá)前壁的時(shí)刻晚些，故C正確，BD錯誤。故選：AC?！军c(diǎn)評】本題考查了愛因斯坦相對性原理和光速不變原理，關(guān)鍵是明確不同參考系中光速相等，基礎(chǔ)題目。13．（2019?羅湖區(qū)校級模擬）下列說法正確的是（）A．醫(yī)院里用于檢測的彩超的原理是：向病人體內(nèi)發(fā)射超聲波，經(jīng)血液反射后被接收，測出反射波的頻率變化，就可知血液的流速，這一技術(shù)應(yīng)用了多普勒效應(yīng) B．單擺做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力大小總與偏離平衡位置的位移大小成正比 C．在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí)，看到的物體比物體所處的實(shí)際位置低 D．水中的氣泡，看起來很明亮，是因?yàn)楣饩€從氣泡中射向水中時(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故 E．地面上靜止的人觀察一條沿桿自身長度高速運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時(shí)的長度小【分析】多普勒效應(yīng)能測物體移動速度；單擺做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力大?。篎＝kx；根據(jù)光的折射，得出水中的魚斜向上看岸邊的物體看到的高度和實(shí)際高度的關(guān)系；水中的氣泡，看起來特別明亮，是因?yàn)楣饩€從水射入氣泡發(fā)生全發(fā)射的緣故。【解答】解：A、醫(yī)院里用于檢測的彩超的原理是：向病人體內(nèi)發(fā)射超聲波，經(jīng)血液反射后被接收，測出反射波的頻率變化，就可知血液的流速，這一技術(shù)應(yīng)用了多普勒效應(yīng)，故A正確；B、單擺做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力大?。篎＝kx，總與偏離平衡位置的位移大小成正比，故B正確；C、景物的光斜射到水面上，由光發(fā)生折射的條件知，會發(fā)生折射現(xiàn)象，當(dāng)光進(jìn)入水中后靠近法線，射入魚的眼睛，而魚由于錯覺，認(rèn)為光始終沿直線傳播，逆著光的方向看上去而形成的虛像，所以比實(shí)際位置高，故C錯誤；D、水中的氣泡，看起來特別明亮，是因?yàn)楣饩€從水射入氣泡發(fā)生全發(fā)射的緣故。故D錯誤；E、地面上靜止的人觀察一條沿自身長度高速運(yùn)動的桿，根據(jù)相對論可知，桿的長度總比桿靜止時(shí)的長度小，故E正確。故選：ABE?！军c(diǎn)評】本題考查的知識點(diǎn)較多，解答這一類的題目，關(guān)鍵是要在平時(shí)學(xué)習(xí)中要多注意積累一些生活中的物理現(xiàn)象。14．（2018春?廣安區(qū)校級月考）下列說法正確的是（）A．使用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，紅光干涉條紋比紫光干涉條紋更寬 B．均勻變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波 C．“和諧號”動車組高速行駛時(shí)，在地面上測得其車廂的長度明顯變短 D．在任何慣性系中，光在真空中的速率都相等【分析】考慮條紋間距△x表達(dá)式，以及不同可見光的波長；電磁波形成條件；長度的相對性；以及光速不變理論?！窘獯稹拷猓篈、同一裝置，條紋間距的大小僅和入射光的波長有關(guān)。波長越長的光，產(chǎn)生的條紋間距越寬。紅光波長大于紫光，所以紅光干涉條紋間距大于紫光，故A正確B、均勻變化的磁場和電場無法形成電磁波，只有按一定規(guī)律交替變化的電磁場才可以，故B錯誤C、根據(jù)狹義相對論，當(dāng)物體速度接近光速時(shí)，其長度才會明顯變短，“和諧號”動車組高速行駛時(shí)，其速度遠(yuǎn)小于光速，車廂長度不會明顯變短，故C錯誤D、根據(jù)狹義相對論的光速不變理論，任何慣性系中光速維持不變，故D正確故選：AD?！军c(diǎn)評】本題考查光的干涉，電磁波形成條件，以及狹義相對論的有關(guān)內(nèi)容，要熟知課本內(nèi)容，易錯點(diǎn)是電磁波的形成必須要交替變化的電磁場，均勻變化的電場或磁場無法產(chǎn)生電磁波15．（2018春?南京期末）接近光速飛行的飛船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這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有（）A．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢 B．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快 C．地球上的人觀測到地球上的鐘較快 D．地球上的人觀測到地球上的鐘較慢【分析】根據(jù)愛因斯坦狹義相對論，運(yùn)動具有延時(shí)效應(yīng)，故參考系高速運(yùn)動的物體上的時(shí)間進(jìn)程變慢?！窘獯稹拷猓篈B、飛船上的人是以飛船為參考系，故地球是高速運(yùn)動的，根據(jù)愛因斯坦相對論可知“時(shí)間膨脹”，即飛船上的人觀測到地球上的鐘較慢，即飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快，故A錯誤，B正確；CD、地球上的人以地球?yàn)閰⒖枷担J(rèn)為飛船高速運(yùn)動，同樣根據(jù)愛因斯坦相對論可知“時(shí)間膨脹”，飛船上的鐘較慢，故地球上的人觀測到地球上的鐘較快，故C正確，D錯誤；故選：BC?！军c(diǎn)評】本題考查愛因斯坦狹義相對論，關(guān)鍵是記住相對論的幾個(gè)效應(yīng)，如：尺縮效應(yīng)、運(yùn)動延時(shí)效應(yīng)、質(zhì)速關(guān)系。16．（2018春?七里河區(qū)校級期末）下列說法中正確的是（）A．紅外線易穿透云層，故廣泛應(yīng)用于遙感技術(shù)領(lǐng)域 B．醫(yī)院用X光進(jìn)行透視，是因?yàn)樗拇┩改芰^強(qiáng) C．相對論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的 D．在高速運(yùn)動的飛船中的宇航員會發(fā)現(xiàn)飛船中的鐘走得比地球上的快【分析】紅外線波長長，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象；X光有穿透能力，但沒有γ射線強(qiáng)；根據(jù)狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)（相對性原理、光速不變原理）和幾個(gè)基本結(jié)論（①鐘慢效應(yīng)；②尺縮效應(yīng)；③速度越大，質(zhì)量越大）分析即可?！窘獯稹拷猓篈、紅外線的波長較長，易穿透云層，故廣泛應(yīng)用于遙感技術(shù)領(lǐng)域，故A正確；B、醫(yī)院用X光進(jìn)行透視，是因?yàn)樗歉鞣N電磁波中穿透能力較強(qiáng)的，故B正確；C、相對論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的，即光速不變原理，故C正確；D、根據(jù)鐘慢效應(yīng)，宇宙飛船相對于地球高速運(yùn)動的過程中，飛船的人觀察飛船是不運(yùn)動的，而地球是高速運(yùn)動的，所以飛船上的時(shí)鐘沒有變慢了，正常走時(shí)，而地球上的鐘變慢了，故D正確；故選：ABCD?！军c(diǎn)評】考查電磁波的紅外線、紫外線、X射線與γ射線的應(yīng)用與區(qū)別以及相對論，記住并理解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個(gè)基本結(jié)論是解決此題的關(guān)鍵。此題屬于基礎(chǔ)題。三．填空題（共6小題）17．（2020秋?嘉定區(qū)校級月考）牛頓運(yùn)動定律適用范圍是宏觀低速，愛因斯坦的相對論適用范圍是微觀高速?！痉治觥扛鶕?jù)牛頓運(yùn)動定律的適用范圍：只適用于低速運(yùn)動的物體（與光速比速度較低）；只適用于宏觀物體，牛頓第二定律不適用于微觀粒子；而愛因斯坦的相對論適用范圍為微觀高速的物體。【解答】解：根據(jù)牛頓運(yùn)動定律的知識可知，牛頓運(yùn)動定律的適用范圍是宏觀、低速領(lǐng)域；相對論是關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論，主要由愛因斯坦創(chuàng)立，分為狹義相對論（特殊相對論）和廣義相對論（一般相對論），相對論的基本假設(shè)是光速不變原理，相對性原理和等效原理，相對論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱，適用于高速運(yùn)動的物體和微觀條件下的物體。故答案為：宏觀低速，微觀高速。【點(diǎn)評】本題主要考查了牛頓運(yùn)動定律和愛因斯坦的相對論的適用范圍，只要記住即可，難度不大，屬于基礎(chǔ)題。18．（2020春?綿陽期末）在行進(jìn)的火車車廂中測站臺上的兩根柱子之間的距離為L1，在站臺上測這兩根柱子之間的距離為L2，則L1小于L2（選填“小于”“大于”或“等于”）?！痉治觥扛鶕?jù)相對論的“尺縮效應(yīng)”可知，沿一個(gè)物體長度方向運(yùn)動時(shí)，會發(fā)現(xiàn)這個(gè)物體的長度比靜止時(shí)的長度要短?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)相對論原理中的“尺縮效應(yīng)”可知，在行進(jìn)的火車車廂中測站臺上的兩根柱子之間的距離小于靜止時(shí)兩根柱子之間的距離。故答案為：小于?！军c(diǎn)評】本題難度不大，關(guān)鍵對相對論相關(guān)效應(yīng)，如“尺縮效應(yīng)”和“鐘慢效應(yīng)”要理解清楚，并能夠據(jù)此判斷時(shí)間和空間的變化情況。19．（2020?上海）質(zhì)量是1.67×10﹣27kg的質(zhì)子在高速粒子加速器中加速到動能Ek＝1.6×10﹣10J，某同學(xué)根據(jù)Ek＝mv2算出質(zhì)子的速度為v＝4.38×108m/s，該同學(xué)得出的數(shù)值是否合理不合理，原因是動能的計(jì)算公式只適用于低速的情況，對超光速情況不適用?！痉治觥坑上鄬φ摽芍?，物體的運(yùn)動質(zhì)量與靜止質(zhì)量不同，動能的計(jì)算公式適用于低速、宏觀物體，在高速情況下動能的計(jì)算公式不再適用?！窘獯稹拷猓哼\(yùn)動物體的質(zhì)量m＝，其中m0是物體的靜止質(zhì)量，動能的計(jì)算公式僅適用于低速物體，對于高速運(yùn)動物體已經(jīng)不再適用，由該同學(xué)的計(jì)算可知，求出的質(zhì)子速度大于光速，動能的計(jì)算公式已經(jīng)不再適用，因此該同學(xué)得出的數(shù)值不合理。故答案為：不合理；動能的計(jì)算公式只適用于低速的情況，對超光速情況不適用?！军c(diǎn)評】本題考查了經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的適用條件問題，掌握基礎(chǔ)知識是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用基礎(chǔ)知識即可解題；要注意基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。20．（2019?南京模擬）列車靜止時(shí)，每節(jié)車廂的長度與沿軌道方向排列的相鄰電線桿間距離相等。當(dāng)列車以接近光速行駛時(shí)，車上的乘客觀測到車廂長度小于相鄰電線桿間距離（選填“大于”、“小于”或等于”），軌道旁靜止的觀察者觀測到車廂長度小于相鄰電線桿間距離（選填“大于”、“小于”或“等于”）?！痉治觥扛鶕?jù)愛因斯坦相對論，長度的相對性：l＝l0，即一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度（l）總比桿靜止時(shí)的長度（l0）小。【解答】解：當(dāng)列車以接近光速行駛，電線桿相對于列車的速度也接近光速，根據(jù)愛因斯坦相對論效應(yīng)可知，相鄰電線桿間距離將要縮短，而車上的乘客觀測車廂的長度不變，則車廂長度大于相鄰電線桿間距離；同理，軌道旁靜止的觀察者觀測到列車以接近光速行駛，根據(jù)愛因斯坦相對論效應(yīng)可知，車廂長度要縮短，而相對于觀察者靜止的相鄰電線桿間距離不變，則車廂長度小于相鄰電線桿間距離。故答案為：大于；小于?！军c(diǎn)評】本題考查了長度的相對性原理。這道題涉及到愛因斯坦相對論，和我們平時(shí)的一些認(rèn)識不一樣，學(xué)生理解起來比較抽象，我們可以通過一些具體的例子來記憶這一部分知識。21．（2019?徐州模擬）一艘太空飛船靜止時(shí)長度為d，它以0.9c（c為真空中的光速）的速度沿長度方向飛行經(jīng)過地球。飛船上觀測者測得該飛船的長度等于d，地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來光信號的速度等于c．（均填“大于”“等于”或“小于”）【分析】長度的相對性：l＝l0，即一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿，其長度（l）總比桿靜止時(shí)的長度（l0）小；相對于觀測者靜止的物體長度不變，相對于觀測者運(yùn)動的物體的長度會縮短；光速在真空中速度是不變的?！窘獯稹拷猓猴w船上觀測者相對于飛船靜止的，飛船上觀測者測得該飛船的長度等于d；根據(jù)光速不變原理，球上的觀測者測得飛船上發(fā)來光信號的速度等于c。故答案為：等于；等于?！军c(diǎn)評】本題考查了長度的相對性原理。這種題型比較抽象，我們在記憶的時(shí)候一定要結(jié)合實(shí)例來理解。22．（2019?泰州二模）如圖所示，宇航飛行器以接近光速的速度經(jīng)過地球。宇航艙內(nèi)點(diǎn)光源S與前壁M和后壁N距離都是L．某時(shí)刻光源S發(fā)出一個(gè)閃光，宇航艙內(nèi)儀器觀測到M、N同時(shí)接收到光信