2022-2023學(xué)年人教必修第二冊 7.5 相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性 作業(yè)

相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性(25分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分)1．如圖所示，a、b、c為三個完全相同的時鐘，a放在水平地面上，b、c分別放在以速度vb、vc向同一方向飛行的兩枚火箭上，且vb＜vc，則地面的觀察者認為走得最慢的鐘為()A.a B．bC．c D．無法確定【解析】選C。根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－（\f(v,c)）2))可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，由vc＞vb＞va＝0知，在地面的觀察者看來c鐘走得最慢。2．假設(shè)地面上有一火車以接近光速的速度運行，其內(nèi)站立著一個中等身材的人，站在路旁的人觀察車里的人，觀察的結(jié)果是()A．這個人是一個矮胖子B．這個人是一個瘦高個子C．這個人矮但不胖D．這個人瘦但不高【解析】選D。取路旁的人為慣性系，車上的人相對于路旁的人高速運動，根據(jù)長度收縮效應(yīng)，人在運動方向上將變窄，但在垂直于運動方向上沒有發(fā)生變化，故選D。3．下列物體的運動，不能用經(jīng)典力學(xué)描述的是()A．“復(fù)興”號列車高速行駛B．“神舟十三號”飛船在軌道上運行C．電子以接近光的速度運動D．“山東”號航空母艦在大海上航行【解析】選C。經(jīng)典力學(xué)適用的范圍是宏觀、低速，所以C符合題意。4.用相對論的觀點判斷下列說法中正確的是 ()A.時間和空間都是絕對的,在任何參照系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B.在地面上的人看來,以1.0×105km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變快,但飛船中的航天員看到的時鐘可能是準確的C.在地面上的人看來,以1.0×105km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變寬,而飛船中的航天員感覺地面上的人看起來比飛船中的人長一些D.當(dāng)物體運動的速度v遠小于c時,“長度收縮”和“時間延緩”效應(yīng)忽略不計【解析】選D。時間和空間都是相對的,沒有絕對準確的時間和空間,A錯誤;由Δt=Δt'1-v2c2知,在地面上看運動的時鐘會變慢,B錯誤;由長度收縮效應(yīng)公式l=l01-(v5.來自中國的“墨子號”量子衛(wèi)星從太空發(fā)出兩道紅色的光射向青海德令哈站與千里外的云南麗江高美古站,首次實現(xiàn)了人類歷史上第一次距離達千里級的量子密鑰分發(fā)。下列說法正確的是 ()A.經(jīng)典力學(xué)不適用于“墨子號”繞地球運動的規(guī)律B.經(jīng)典力學(xué)適用于光子的運動規(guī)律C.量子力學(xué)可以描述“墨子號”發(fā)出“兩道紅光”的運動規(guī)律D.量子密鑰分發(fā)的發(fā)現(xiàn)說明經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)失去了使用價值【解析】選C。經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀低速的物體運動,衛(wèi)星的運動相對微觀粒子的運動速度小很多,屬于宏觀低速,故A錯誤;量子力學(xué)適用于微觀高速的物體運動,如光子的運動,故B錯誤;量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的適用范圍不同,各自在自己的范圍內(nèi)是有價值的,并不會失去用處,故C正確,D錯誤。二、計算題(20分)6．假設(shè)一艘宇宙飛船的船身長度為l0＝90m，相對地面以v＝0.8c的速度在一觀測站的上空飛過。(光速c＝3.0×108m/s)求：(1)觀測站測得飛船的船身為多長？(2)觀測站測得飛船通過觀測站的時間間隔是多少？【解析】(1)觀測站測得船身的長度為l＝l0eq\r(1－（\f(v,c)）2)＝54m(2)通過觀測站的時間間隔為Δt＝eq\f(l,v)＝eq\f(54m,0.8c)＝2.25×10－7s。答案：(1)54m(2)2.25×10－7s【母題變式】在上題中，航天員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？【解析】設(shè)航天員測得飛船船身通過觀測站的時間間隔為Δt′，則有Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－（\f(v,c)）2))，即Δt′＝Δteq\r(1－（\f(v,c