2024-2025學(xué)年新教材高中物理第五章經(jīng)典力學(xué)的局限性與12經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性相對論時空觀簡介練習(xí)含解析教科版必修2

PAGE3-經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性相對論時空觀簡介(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題,每小題5分,共20分)1.經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪些運(yùn)動 ()A.火箭的放射B.宇宙飛船繞地球的運(yùn)動C.“志氣號”宇宙探測器的運(yùn)動D.以99%倍光速運(yùn)行的電子束【解析】選D。火箭的放射、宇宙飛船繞地球的運(yùn)動、“志氣號”宇宙探測器的運(yùn)動都屬低速,經(jīng)典力學(xué)能適用,A、B、C不正確。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;微觀粒子不適用于經(jīng)典力學(xué),特殊是以99%倍光速運(yùn)行的電子束,D正確。2.與相對論有關(guān)的問題,下列說法正確的是 ()A.火箭內(nèi)有一時鐘,當(dāng)火箭高速運(yùn)動后,此火箭內(nèi)視察者發(fā)覺時鐘變慢了B.力學(xué)規(guī)律在任何慣性參考系中都是相同的C.一根沿自身長度方向運(yùn)動的桿,其長度總比靜止時的長度要長些D.高速運(yùn)動物體的質(zhì)量會變小【解析】選B。當(dāng)火箭高速運(yùn)動后,火箭內(nèi)視察者相對于時鐘的速度仍舊是0,所以發(fā)覺時鐘的快慢不變,故選項(xiàng)A錯誤;力學(xué)規(guī)律在任何慣性參考系中都是相同的,故選項(xiàng)B正確;依據(jù)尺縮效應(yīng),沿尺子長度方向運(yùn)動的尺子長度比靜止的尺子長度短,當(dāng)速度接近光速時,尺子縮成一個點(diǎn),故選項(xiàng)C錯誤;高速運(yùn)動物體的質(zhì)量是會變大的,所以牛頓運(yùn)動定律不適合高速運(yùn)動的物體,故選項(xiàng)D錯誤。3.某物體在靜止時的質(zhì)量為m0,在速度為v的高速(接近光速)狀況下質(zhì)量為m,則由狹義相對論可知物體速度v為 ()A.·c B.·cC.(1-)·c D.·c【解析】選B。依據(jù)m=可得v=·c,故選B。4.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.飛船上的人觀測到地球上的鐘較慢B.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C.觀測到兩只鐘并沒有區(qū)分D.地球上的人觀測到地球上的鐘較慢【解析】選A。飛船相對地球高速運(yùn)動,所以地球上的人觀測飛船上的時鐘較慢,而地球相對飛船高速運(yùn)動,所以飛船上的人認(rèn)為地球上的時鐘較慢,所以A正確;B、C、D錯誤。二、計(jì)算題(10分)5.假如有一對孿生兄弟A和B,其中B乘坐速度為v=0.9c的火箭飛往大角星(牧夫座α),而后又飛回地球。依據(jù)A在地球上的觀測,大角星離地球有36光年遠(yuǎn),這次B來回飛行經(jīng)驗(yàn)時間為80年。假如B離開地球時,他們的年齡都為20歲,試問當(dāng)B回到地球時,他們的年齡各有多大?【解析】設(shè)B在飛船慣性系中經(jīng)驗(yàn)的時間為Δτ,依據(jù)鐘慢效應(yīng)得:Δt=即80=,解得Δτ≈34.9年;所以B回到地球時的年齡為20+34.9=54.9(歲)此時A的年齡為20+80=100(歲)答案:B為54.9歲A為100歲(10分鐘·20分)6.(6分)(多選)用相對論的觀點(diǎn)推斷下列說法正確的是 ()A.時間和空間都是肯定的,在任何參考系中一個事務(wù)發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會變更B.在地面上的人看來,以108C.在地面上的人看來,以108D.當(dāng)物體運(yùn)動的速度u?c時,“時間延緩”和“長度收縮”效果可忽視不計(jì)【解析】選C、D。由τ=可知地面上的人看到飛船中的時鐘變慢了,故A、B錯;由l=l0知,兩處的人都感覺對方在運(yùn)動方向上變短了,故C正確。當(dāng)u?c時,≈0。故τ≈τ0,l≈l0,即“時間延緩”和“長度縮短”效果可以忽視不計(jì),故D選項(xiàng)正確。7.(14分)假設(shè)某太空飛船的長度為L0=90m,一站在地面上的視察者視察到該太空飛船相對自己沿太空飛船長度方向以速度u=0.8c從正上方飛過。則:(1)地面上的視察者測量的太空飛船飛過該視察者的時間為多少?(2)太空飛船上的人測量的太空飛船飛過視察者的時間為多少?【解析】(1)地面上的視察者測量的太空飛船的長度為L=L0=54m地面上的視察者測量的太空飛船飛過該視察者的時間Δt==