2023-2024學年高一物理人教版2019試題7.5相對論時空觀與牛頓力學的局限性（沖A提升練）-1

7.5相對論時空觀與牛頓力學的局限性（沖A提升練）（解析版）一、單選題（本大題共10小題）1.經(jīng)典力學不能適用于下列哪些運動的研究(

)A.火箭的發(fā)射 B.宇宙飛船繞地球的運動

C.“勇氣號”宇宙探測器的運動 D.以99%倍光速運行的電子束【答案】D

【解析】本題考查了經(jīng)典力學的局限性，經(jīng)典力學的適用范圍是宏觀、低速情形，高速情形要用相對論。

【解答】火箭的發(fā)射、宇宙飛船繞地球的運動、宇宙探測器的運動都屬低速，經(jīng)典力學能適用。

對于高速微觀的情形經(jīng)典力學不適用，故對以99%倍光速運行的電子束不適用；

故選D。

2.下列運動不適用經(jīng)典力學的是(

)A.原子核外的電子的運動 B.我國“嫦娥一號”飛船的高速發(fā)射

C.地球繞太陽的運動 D.2路汽車快速通過株洲大橋【答案】A

【解析】解：根據(jù)牛頓運動定律的適用范圍：(1)只適用于低速運動的物體(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)參照系應為慣性系，故A錯誤，BCD正確

本題選錯誤的故選：A

根據(jù)牛頓運動定律的適用范圍：(1)只適用于低速運動的物體(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)參照系應為慣性系，即可求解．

本題主要考查了牛頓運動定律的適用范圍，只要記住即可，難度不大，屬于基礎題．

3.牛頓運動定律適用于(

)A.一切運動的物體 B.宏觀物體遠小于光速的運動

C.微觀粒子稍小于光速的運動 D.宏觀物體稍小于光速的運動【答案】B

【解析】本題考查牛頓運動定律和近低物體的關系，明確經(jīng)典物理具有適用范圍，但并不是被完全推翻。

明確牛頓運動定律的適用范圍，知道牛頓運動定律只適用于宏觀低速的物體。

【解答牛頓經(jīng)典力學只適用于宏觀低速物體，而微觀、高速適用于狹義相對論，這里的低速應理解為速度遠小于光速的大?。还蔅正確，ACD錯誤。故選B。4.關于經(jīng)典力學的局限性，下列說法正確的是A.經(jīng)典力學適用于宏觀低速運動的物體

B.由于經(jīng)典力學有局限性，所以一般力學問題都用相對論力學來解決

C.火車提速后，有關速度問題不能用經(jīng)典力學來處理

D.經(jīng)典力學只適用于像地球和太陽那樣大的宏觀物體【答案】A

【解析】經(jīng)典力學適用于宏觀低速物體，對于一般的宏觀的力學問題，可以采用經(jīng)典力學求解．

經(jīng)典力學雖然有一定的局限性，但它有自已的適用范圍，應正確應用．

【解答】A.經(jīng)典力學適用于宏觀低速物體，故A正確；

B.雖然經(jīng)典力學有局限性，但它適用于一般的宏觀低速物體，故對于常見力學問題仍可以用經(jīng)典力學求解，故B錯誤；

C.火車提速后，仍處于宏觀低速物體，所謂的高速指接近光速的物體，故C錯誤；

D.經(jīng)典力學不僅適用于像地球和太陽那樣大的宏觀物體，也適用于一般尺寸的宏觀物體，故D錯誤。

故選：A。

5.物理學的發(fā)展豐富了人類對動物世界的認識，推動了科學技術的創(chuàng)新和革命，促進了物質生產的繁榮與人類文明的進步，下列表述正確的是(

)A.開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律

B.牛頓測出了萬有引力常量

C.相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學失去存在價值

D.愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對論，把物理學推進到高速發(fā)展領域【答案】D

【解析】根據(jù)物理學史和常識解答，記住著名物理學家的主要貢獻即可．

本題考查物理學史，是常識性問題，對于物理學上重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、著名理論要加強記憶，這也是考試內容之一．

【解答】A、牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，故A錯誤；

B、卡文迪許通過實驗測出了萬有引力常量，故B錯誤；

C、相對論的創(chuàng)立并不表明經(jīng)典力學已不再適用，實際上在宏觀、低速的情況下經(jīng)典力學仍能適用，故C錯誤。

D、愛因斯坦建立了狹義相對論，把物理學推進到高速領域，故D正確；

故選：D。

6.1905年愛因斯坦提出了狹義相對論，狹義相對論的出發(fā)點是以兩條基本假設為前提的，這兩條基本假設是(

)A.相對性原理與光速不變原理 B.運動的時鐘變慢與運動的尺子縮短

C.時間間隔的絕對性與空間距離的絕對性 D.同時的絕對性與同時的相對性【答案】A

【解析】解：愛因斯坦對相對論提出的兩條基本假設為：相對性和光速不變原理；其他內容均建立在這兩點的基礎之上，故A正確、BCD錯誤。

故選：A。

狹義相對論的兩個基本假設：

①物理規(guī)律在所有慣性系中都具有相同的形式．這叫做相對性原理．

②在所有的慣性系中，光在真空中的傳播速率具有相同的值C.這叫光速不變原理．它告訴我們光(在真空中)的速度c是恒定的，它不依賴于發(fā)光物體的運動速度。

本題主要是考查狹義相對論的兩條基本假設，記住狹義相對論的兩條基本假設和幾個基本結論是解答本題的關鍵。

7.某考生現(xiàn)在正在完成100分鐘的期末物理考試，假設一艘飛船相對該考生以0.3c的速度勻速飛過(c為真空中的光速)，則飛船上的觀察者根據(jù)相對論認為該考生考完這場考試所用時間(

)A.大于100分鐘 B.等于100分鐘 C.小于100分鐘 D.不能確定【答案】A

【解析】本題考查了愛因斯坦相對論效應中的長度和時間的相對性公式，關鍵記住公式。

根據(jù)狹義相對論的兩個基本假設，相對論中的質量與速度的關系，時間與速度的關系即可求解。

【解答】根據(jù)狹義相對論可知，飛船相對此考生以0.3c的速度勻速飛過時，飛船上的觀察者認為此考生考完這場考試所用的時間為：t=t01-(v8.飛船以0.9c的速度做勻速直線運動(c為光在真空中的傳播速度)，并向運動的反方向發(fā)出一束光，甲在飛船內，乙在地球上，以下說法符合實際的是(

)A.甲、乙觀察到飛船內時鐘快慢一樣

B.發(fā)出的光相對于飛船的速度為1.9c

C.乙觀察到飛船內桌子的長度比靜止時短

D.乙觀察到與飛船保持相對靜止的桌子做勻加速直線運動【答案】C

【解析】本題考查相對論的基本內容，要注意掌握相對論的基本假設，正確理解光速不變原理以及尺縮效應等。

【解答】A.根據(jù)狹義相對論的時間膨脹理論，高速運動的時鐘比觀察者的“靜止”時鐘走得更慢，因此乙觀察到飛船內時鐘快慢一些，不

符合實際，故A錯誤;

B.根據(jù)光速不變原理，在不同的慣性參考系中，光在真空中沿任何方向的傳播速度均為c，即發(fā)出的光相對于飛船的速度為c，不符合實際，故B錯誤;

C.根據(jù)狹義相對論的長度收縮理論，在相對于觀察者移動的方向上，物體被測量的長度縮短，則乙觀察到飛船內桌子的長度比靜止時短，故C正確;

D.桌子與飛船保持相對靜止，船以0.9c的速度做勻速直線運動，則乙觀察到桌子亦以0.9c的速度做勻速直線運動，不符合實際，故D錯誤。

9.如圖所示，地面上A，B兩處的中點處有一點光源S，甲觀察者站在光源旁，乙觀察者乘坐速度為v(接近光速)的火箭沿AB方向飛行，兩觀察者身邊各有一個事先在地面校準了的相同的時鐘，下列對相關現(xiàn)象的描述中，正確的是(

)A.甲測得的光速為c，乙測得的光速為c-v

B.甲認為飛船中的鐘變慢了，乙認為甲身邊的鐘變快了

C.甲測得的AB間的距離小于乙測得的AB間的距離

D.當光源S發(fā)生一次閃光后，甲認為A、B兩處同時接收到閃光，乙則認為B先接收到閃光【答案】D

【解析】解：A.根據(jù)愛因斯坦的光速不變原理，可知甲乙在兩種不同的參考系里測出的光速都為c，故A錯誤；

B.根據(jù)鐘慢效應：運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了；甲認為飛船中的鐘變慢了，乙認為甲身邊的鐘變慢了，故B錯誤；

C.根據(jù)尺縮效應：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，可知甲測得的AB間的距離大于乙測得的AB間的距離，故C錯誤；S發(fā)生一次閃光后，甲認為A、B兩處同時接收到閃光，對乙而言，則乙認為B先接收到閃光，故D正確。

故選：D。

根據(jù)愛因斯坦的光速不變原理，可分析判斷；根據(jù)鐘慢效應進行判斷；根據(jù)尺縮效應進行判斷；根據(jù)時間間隔的相對性進行判斷。

本題考查愛因斯坦的相對論，題目針對性強，較為基礎，需要同學熟記結論。

10.若一列火車以接近光速的速度在高速行駛，車上的人用望遠鏡來觀察地面上的一只排球，如果觀察得很清晰，則觀察結果是(

)

A.像一只乒乓球(球體變小) 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)【答案】C

【解析】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動，根據(jù)長度收縮效應可知，觀察者測得排球的水平寬度變短，豎直長度不變，因此觀察的結果是像一只豎直放置的橄欖球。

故選：C。

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動，利用長度收縮效應即可作答

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動的桿，其長度總比桿靜止時的長度小，注意在變換參照系時要確保參照系是勻速直線運動的

二、簡答題（本大題共2小題）11.也許你會疑惑，為什么在日常生活中未發(fā)現(xiàn)長度收縮、時間延緩或質量隨速度增大而增加的現(xiàn)象。請你從長度收縮公式和質速關系式出發(fā)，探索牛頓運動定律在宏觀低速世界的合理性?！敬鸢浮看穑阂驗槿粘Ｉ钪形矬w運動的速度v遠小于光速c，相對論中的各種效應不明顯，所以長度收縮、時間延緩或質量隨速度增大而增加的現(xiàn)象可以忽略不計，根據(jù)l=l01-v2c212.地面上的人認為，以接近光速的速度運動的飛船中的時鐘會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準確的，為什么？【答案】解：相對論的觀點