高中物理培優(yōu)講義11C相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性提升版

相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性知識點：相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性一、相對論時空觀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—莫雷實驗以及其他一些實驗表明：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.時間延緩效應(yīng)(1)如果相對于地面以v運動的慣性參考系上的人觀察到與其一起運動的物體完成某個動作的時間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體在同一地點完成這個動作的時間間隔為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(時間進程)與運動狀態(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，即運動物體的長度(空間距離)跟物體的運動狀態(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”)運動的宏觀(填“宏觀”或“微觀”)物體.(1)當(dāng)物體以接近光速運動時，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)物體運動的速度遠小于光速c時，相對論物理學(xué)與牛頓力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別.技巧點撥一、相對論時空觀1.低速與高速(1)低速：通常所見物體的運動，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.相對論的兩個效應(yīng)(1)時間延緩效應(yīng)：運動時鐘會變慢，即Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2)).(2)長度收縮效應(yīng)：運動長度會收縮，即l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2).3.對于低速運動的物體，相對論效應(yīng)可以忽略不計，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理；對于高速運動問題，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)體系是時代的產(chǎn)物，是現(xiàn)代機械、土木建筑、交通運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)適用于低速運動的物體，相對論闡述物體在以接近光速運動時所遵循的規(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)物體的運動速度遠小于光速時，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．（2021春?雨花臺區(qū)校級月考）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為真空中光速）的飛船反向運動，則下列說法正確的是（）A．甲、乙兩人相對速度為1.4c B．甲觀察到乙的身高變短了 C．甲觀察到乙所乘坐的飛船變短 D．甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變快【分析】根據(jù)相對論速度變換公式可求甲乙兩人相對速度；因為身高方向與他們的運動方向垂直，所以兩人看到對方的身高不變；根據(jù)相對論的尺縮效應(yīng)，甲觀察到乙所乘的飛船變短；根據(jù)相對論的鐘慢效應(yīng)，可知甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變慢?！窘獯稹拷猓篈、甲、乙兩人速度均相對于同一參考系，現(xiàn)以甲為參考系，則原參考系相對于甲以0.6c的速度向右運動，乙相對于原參考系以0.8c的速度向右運動，則甲、乙的相對速度v＝，故A錯誤。B、因為身高方向與他們的運動方向垂直，所以兩人看到對方的身高不變，故B錯誤。C、根據(jù)相對論的尺縮效應(yīng)，甲觀察到乙所乘的飛船變短，故C正確。D、根據(jù)相對論的鐘慢效應(yīng)，可知甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變慢，故D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查了狹義相對論的一些結(jié)論，需要同學(xué)們加強理解，加深記憶。2．（2021春?玄武區(qū)校級月考）A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度v1和v2朝同一方向飛行的兩個火箭上，且v1＜v2。地面上的觀察者認為走得最快的時鐘是（）A．A時鐘 B．B時鐘 C．C時鐘 D．無法確定【分析】狹義相對論有兩個顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮．可以通俗的理解為：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；在尺子長度方向上運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，尺子縮成一個點．【解答】解：根據(jù)公式△t＝可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，C時鐘相對于觀察者的速度最大，所以C走的最慢．地面上的鐘A的速度v＝0，它所記錄的兩事件的時間間隔最大，即地面上的鐘走得最快，故A正確，BCD錯誤；故選：A?！军c評】記住并理解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個基本結(jié)論是解決此題的關(guān)鍵，掌握時間的相對性的公式是解決本題的關(guān)鍵。隨堂練習(xí)1．（2020春?南安市校級月考）關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（）A．由于自然界的能量守恒，所以不需要節(jié)約能源 B．人類在不斷地開發(fā)新能源，所以能量可以被創(chuàng)造 C．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移沒有方向性 D．能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式【分析】自然界的能量守恒，但能直接應(yīng)用的能源使用后品質(zhì)降低，不能直接應(yīng)用，所以可利用能源越來越少；根據(jù)能量守恒定律，能量是不能被創(chuàng)造的；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性；能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，力對物體做的功總是在某過程中完成的，所以功是一個過程量。【解答】解：A、自然界的能量守恒，但能直接應(yīng)用的能源使用后品質(zhì)降低，不能直接應(yīng)用，所以可利用能源越來越少，故A錯誤；B、根據(jù)能量守恒定律，能量是不能被創(chuàng)造的，故B錯誤；C、根據(jù)熱力學(xué)第二定律，能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，故C錯誤；D、能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，力對物體做的功總是在某過程中完成的，所以功是一個過程量，故D正確。故選：D?！军c評】本題考查了能源的利用與環(huán)境保護，題目以基礎(chǔ)為主，難度不大，注意理解能量轉(zhuǎn)化與守恒的內(nèi)涵。2．（2021春?溫州期中）在下列運動中，牛頓運動定律可能不適用的是（）A．電子繞原子核運動 B．籃球被投出后在空中飛行 C．超音速飛機在高空飛行 D．地球繞太陽運動【分析】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(yīng)為慣性系，即可求解．【解答】解：A、牛頓第二定律不適用于微觀原子，故A不適用；BCD、都是宏觀低速運動的物體（遠遠的小于光速），牛頓運動定律都適用，故BCD均適用。本題選擇不適用的，故選：A?！军c評】本題主要考查了牛頓運動定律的適用范圍，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．綜合練習(xí)一．選擇題（共10小題）1．（2021春?雨花臺區(qū)校級月考）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c（c為真空中光速）的飛船反向運動，則下列說法正確的是（）A．甲、乙兩人相對速度為1.4c B．甲觀察到乙的身高變短了 C．甲觀察到乙所乘坐的飛船變短 D．甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變快【分析】根據(jù)相對論速度變換公式可求甲乙兩人相對速度；因為身高方向與他們的運動方向垂直，所以兩人看到對方的身高不變；根據(jù)相對論的尺縮效應(yīng)，甲觀察到乙所乘的飛船變短；根據(jù)相對論的鐘慢效應(yīng)，可知甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變慢?！窘獯稹拷猓篈、甲、乙兩人速度均相對于同一參考系，現(xiàn)以甲為參考系，則原參考系相對于甲以0.6c的速度向右運動，乙相對于原參考系以0.8c的速度向右運動，則甲、乙的相對速度v＝，故A錯誤。B、因為身高方向與他們的運動方向垂直，所以兩人看到對方的身高不變，故B錯誤。C、根據(jù)相對論的尺縮效應(yīng)，甲觀察到乙所乘的飛船變短，故C正確。D、根據(jù)相對論的鐘慢效應(yīng)，可知甲觀察到乙所帶的鐘表顯示時間變慢，故D錯誤。故選：C。【點評】本題考查了狹義相對論的一些結(jié)論，需要同學(xué)們加強理解，加深記憶。2．（2021春?玄武區(qū)校級月考）A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度v1和v2朝同一方向飛行的兩個火箭上，且v1＜v2。地面上的觀察者認為走得最快的時鐘是（）A．A時鐘 B．B時鐘 C．C時鐘 D．無法確定【分析】狹義相對論有兩個顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮．可以通俗的理解為：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；在尺子長度方向上運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，尺子縮成一個點．【解答】解：根據(jù)公式△t＝可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，C時鐘相對于觀察者的速度最大，所以C走的最慢．地面上的鐘A的速度v＝0，它所記錄的兩事件的時間間隔最大，即地面上的鐘走得最快，故A正確，BCD錯誤；故選：A?！军c評】記住并理解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個基本結(jié)論是解決此題的關(guān)鍵，掌握時間的相對性的公式是解決本題的關(guān)鍵。3．（2021春?常熟市期中）如圖所示，慣性系S中有一邊長為1的立方體，從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上觀察，則該立方體的形狀是（）A． B． C． D．【分析】根據(jù)愛因斯坦相對論可知，沿著運動方向的距離會變短可分析得出答案?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)相對論效應(yīng)可知，沿x軸方向正方體邊長縮短，而沿y軸方向正方形邊長沒有改變，則其形狀變成長方體，故D正確，ABC錯誤。故選：D?！军c評】本題考查愛因斯坦相對論，考查知識點有針對性，重點突出，充分考查了學(xué)生掌握知識與應(yīng)用知識的能力。4．（2020秋?如皋市期末）下列說法正確的是（）A．牛頓是國際單位制中的基本單位 B．研究原子核結(jié)構(gòu)時，因原子核很小，可把原子核看作質(zhì)點 C．在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，目的是減輕輪緣與軌道間的側(cè)向擠壓 D．“和諧號”動車組高速行駛時，在地面上測得的其車廂長度明顯變短【分析】在國際單位制中力學(xué)有三個基本單位：m、kg、s；根據(jù)物體看作質(zhì)點的條件判斷；根據(jù)向心力的來源分析；根據(jù)長度的相對性原理分析?！窘獯稹拷猓篈、在國際單位制中力學(xué)有三個基本單位：m、kg、s，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可知力的單位為：1N＝1kg?m/s2，可知牛頓為國際單位制中的導(dǎo)出單位，故A錯誤；B、在研究原子核結(jié)構(gòu)時，雖然原子核很小，但原子核的形狀與大小不能忽略不計，否則就沒有“結(jié)構(gòu)”，所以不能可把原子核看作質(zhì)點，故B錯誤；C、火車拐彎時做圓周運動，靠重力和支持力的合力提供向心力，彎道處設(shè)計成外軌高內(nèi)軌低，目的是減輕輪緣與軌道間的側(cè)向擠壓，故C正確；D、“和諧號”動車組高速行駛時，其速度遠遠小于光速，則不會出現(xiàn)沿車廂長度明顯變短的現(xiàn)象，故D錯誤。故選：C。【點評】該題考查單位制、向心力的應(yīng)用以及長度的相對性等知識點的內(nèi)容，涉及的知識點較多，做好這一類的題目要靠平時的積累。5．（2020春?海淀區(qū)校級期末）一張正方形宣傳畫，邊長為5m，平行貼于鐵路旁的廣告牌上，如圖所示。假設(shè)一高速列車以0.6c速度駛過，在司機看來，宣傳畫是（）A．長4m、高5m的長方形 B．長6.25m、高5m的長方形 C．4m×4m的正方形 D．長5m、高4m的長方形【分析】狹義相對論有兩個顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮．在尺子長度方向上運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，尺子縮成一個點．根據(jù)相對論效應(yīng)l＝，判斷宣傳畫的長度變化．【解答】解：一張正方形宣傳畫，邊長為5m，平行地貼于鐵路旁邊的墻上，一超高速列車以0.6c的速度接近此宣傳畫，根據(jù)相對論效應(yīng)l＝＝司機測量時宣傳畫的長度變成4m，即圖形是長為4m，豎直方向無尺縮現(xiàn)象，故高度不變，高5m的，故A正確，BCD錯誤故選：A?！军c評】此題只要理解尺縮效應(yīng)，理解尺縮效應(yīng)是在沿速度的方向上就可以正確得出答案，6．（2020春?宿遷月考）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(chǎn) B．b C．c D．無法確定【分析】狹義相對論有兩個顯著的效應(yīng)，即鐘慢和尺縮?？梢酝ㄋ椎睦斫鉃椋哼\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；在尺子長度方向上運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，尺子縮成一個點?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)公式△t＝可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，a放在地面上，在地面上的人看來，a鐘沒有變化。b、c兩鐘放在兩個火箭上，根據(jù)愛因斯坦相對論可知，b、c變慢，由于υb＜υc，c鐘比b鐘更慢，所以a鐘最快，c鐘最慢，故ABD錯誤，C正確。故選：C。【點評】記住并理解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個基本結(jié)論是解決此題的關(guān)鍵，掌握時間的相對性的公式即可。7．（2020春?鄭州月考）如圖所示，假設(shè)一根10cm長的梭鏢以接近光速穿過一根10cm長靜止的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的。以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子情況的是（）A．靜止的觀察者看到梭鏢收縮變短，因此在某個位置，管子能完全遮住梭鏢 B．靜止的觀察者看到梭鏢變長，因此在某個位置，梭鏢從管子的兩端伸出來 C．靜止的觀察者看到兩者的收縮量相等，因此在某個位置，管子仍恰好遮住梭鏢 D．如果梭鏢和管子都以光速c相向運動，則二者的相對速度是2c【分析】尺縮效應(yīng)：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短，當(dāng)速度接近光速時，尺子縮成一個點?！窘獯稹拷猓篈BC、根據(jù)狹義相對論的尺縮效應(yīng)，梭鏢相對于靜止的觀察者高速運動，那么梭鏢收縮變短，而管子相對于靜止的觀察者是靜止的，那么管子長度不變，所以靜止的觀察者看到梭鏢收縮變短，因此在某個位置，管子能完全遮住梭鏢，故A正確，BC錯誤；D、如果梭鏢和管子都以光速c相向運動，根據(jù)相對論的原理可知則二者的相對速度是c，故D錯誤。故選：A?！军c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。8．（2019秋?閔行區(qū)期末）牛頓運動定律適用于（）A．宏觀物體的高速運動 B．宏觀物體的低速運動 C．微觀粒子的高速運動 D．微觀粒子的低速運動【分析】根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的局限性分析，經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，在宏觀、低速的條件下適用?！窘獯稹拷猓航?jīng)典力學(xué)具有局限性，經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，牛頓運動定律只適用于宏觀物體的低速運動，微觀粒子的運動不適用，高速運動也不適用，故B正確，ACD錯誤。故選：B。【點評】本題考查了牛頓運動定律的局限性，牢記內(nèi)容即可求解，難度不大。9．（2019秋?正安縣校級月考）廣東省虎門大橋全長近15km，在500m高空有一架與大橋平行勻速飛行的飛機，飛機上人員看到大橋的長度將是（）A．大于15km B．等于15km C．小于15km D．飛機飛行越快，大橋?qū)⒆兊迷介L【分析】狹義相對論效應(yīng)有：“尺縮效應(yīng)”，“運動延時效應(yīng)”，“運動質(zhì)量變大效應(yīng)”。由此分析解答即可?！窘獯稹拷猓邯M義相對論效應(yīng)有：“尺縮效應(yīng)”，在500m高空有一架與大橋平行勻速飛行的飛機，飛機上人員看到大橋的長度將是小于15km，故C正確，ABD錯誤。故選：C。【點評】本題關(guān)鍵是關(guān)鍵明確狹義相對論的基本假設(shè)和常見的相對論效應(yīng)，基礎(chǔ)問題。10．（2018秋?綿陽期末）在地面附近有一高速飛行的宇宙飛行器，地面上的人和宇宙飛行器中的宇航員觀察到的現(xiàn)象，正確的是（）A．地面上的人觀察到宇宙飛行器變短了 B．地面上的人觀察到宇宙飛行器變長了 C．宇航員觀察到宇宙飛行器內(nèi)的時鐘變慢了 D．宇航員觀察到宇宙飛行器內(nèi)的時鐘變快了【分析】由相對論效應(yīng)分析飛船的時間和長度變化；當(dāng)人和飛船之間有相對運動時，人觀察到的飛船長度會變短，時間會變慢?！窘獯稹拷猓篈B、根據(jù)愛因斯坦相對論可知，地面上的人觀察到飛船變短了，則A正確，B錯誤CD、運動是相對的，飛船上的人員觀察到飛船的長度不變而時間進程也不變。故CD錯誤。故選：A?！军c評】該題考查相對論的時間與長度的變化，解答本題要掌握相對論的基本原理，能分析時間和長度的變化?；A(chǔ)題目。二．多選題（共10小題）11．（2020?江蘇一模）下列說法正確的是（）A．真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的 B．質(zhì)點做簡諧運動時，若位移為負值，加速度一定為正值，速度一定也為正值 C．不同色光通過三棱鏡，頻率越大，折射率越小，偏折角度就越小 D．醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來進行手術(shù)，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點【分析】根據(jù)光速不變原理分析A選項；根據(jù)加速度公式分析加速度，速度方向不確定；根據(jù)折射定律分析C選項；根據(jù)激光亮度高、能量大的特點分析D選項?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)光速不變原理，在狹義相對論中，無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變，故A正確；B、質(zhì)點做簡諧運動，位移為負值時，根據(jù)加速度公式，加速度一定為正值，速度可能為負值也可能為正值，故B錯誤；C、根據(jù)折射定律知，不同色光通過三棱鏡，光的頻率越大，折射率越大，在入射角相同的情況下偏折角度就越大，故C錯誤；D、激光的亮度高、能量大，醫(yī)學(xué)上常用激光做“光刀”來進行手術(shù)，故D正確。故選：AD?！军c評】本題主要是考查光速不變原理、簡諧振動、光的折射以及激光的特點等知識，牢固掌握課本的基本內(nèi)容是解答此類問題的關(guān)鍵。12．（2019秋?元江縣校級月考）20世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實，而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋。經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運動問題，不能用來處理高速運動問題；只適用于宏觀物體，不適用于微觀粒子。這說明（）A．隨著認識的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)已成了過時的理論 B．人們對客觀事物的具體認識，在廣度上是有局限性的 C．不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律 D．人們應(yīng)當(dāng)不斷擴展認識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律【分析】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、低速運動的物體，不適用于高速、微觀的物體?！窘獯稹拷猓篈、相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對論和量子力學(xué)在低速、宏觀條件下的特殊情形。故A錯誤；B、人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實，而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋，說明人們對客觀事物的具體認識，在廣度上是有局限性的。故B正確；C、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、低速運動的物體，不適用于高速、微觀的物體；而相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)，適用于高速、微觀的物體，可以補充經(jīng)典力學(xué)的不足，說明不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律。故C正確；D、經(jīng)典力學(xué)到相對論的發(fā)展，說明了人們應(yīng)當(dāng)不斷擴展認識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律。故D正確。故選：BCD?！军c評】掌握經(jīng)典力學(xué)和相對論與量子力學(xué)各自的適用范圍，明白兩者是互補的關(guān)系，并沒有相互替代的功能。13．（2019?淮安一模）下列說法正確的是（）A．受迫振動的頻率總等于振動系統(tǒng)的固有頻率 B．波長越長的電磁波越容易發(fā)生衍射 C．利用超聲波的多普勒效應(yīng)，可測量心臟血液的流速 D．宇航員在相對地面高速運動的飛船里觀測到地面上的鐘走的較快【分析】受迫振動的頻率總等于策動力的頻率；波的波長越長，發(fā)生衍射現(xiàn)象越明顯，醫(yī)生利用超聲波的多普勒效應(yīng)可以探測病人血管中血液的流速。宇航員在相對地面高速運動的飛船里觀測到地面上的鐘走的較慢?！窘獯稹拷猓篈、受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率，則A錯誤B、電磁波的波長越長，發(fā)生衍射現(xiàn)象越明顯，則B正確C、多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象，醫(yī)生利用超聲波的多普勒效應(yīng)可以探測病人血管中血液的流速。則C正確D、由公式：△t′＝△t宇航員在相對地面高速運動的飛船里觀測到地面上的鐘走的較慢，則D錯誤故選：BC?！军c評】該題考查的知識點比較多，要注重對知識的理解，平時多加積累。14．（2018秋?如皋市期末）下列說法正確的是（）A．可用超聲波被血液反射回來的發(fā)生變化的頻率測血液流速 B．單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振幅與驅(qū)動力的頻率無關(guān) C．由于波長較短的光比波長較長的光更容易被大氣散射，故天空看起來是藍色的 D．一條運動的桿，其總長度比靜止時的長度小【分析】彩超利用多普勒效應(yīng)原理：當(dāng)間距變小時，接收頻率高于發(fā)出頻率，當(dāng)間距變大時，接收頻率低于發(fā)出頻率；當(dāng)驅(qū)動力的頻率與單擺的固有頻率相近時振幅大。波長較短的藍、靛、紫等色光，很容易被大氣中的微粒散射，使天空呈現(xiàn)蔚藍色相對論公式：l＝l0，可判斷長度。【解答】解：A、彩超利用多普勒效應(yīng)原理：當(dāng)間距變小時，接收頻率高于發(fā)出頻率，當(dāng)間距變大時，接收頻率低于發(fā)出頻率，則A正確B、單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振幅與驅(qū)動力的頻率有關(guān)，當(dāng)驅(qū)動力的頻率與單擺的固有頻率相近時振幅大，則B錯誤C、太陽光是由紅、澄、黃、綠、藍、靛、紫七種光組成，以紅光波長最長，紫光波長最短。波長比較長的紅光等色光透射性最大，能夠直接透過大氣中的微粒射向地面，而波長較短的藍、靛、紫等色光，很容易被大氣中的微粒散射，使天空呈現(xiàn)蔚藍色，則C正確D、由相對論公式：l＝l0，沿自身長度方向運動的桿其長度總比桿靜止時的長度小，但是若橫向運動，則長度不減小，則D錯誤故選：AC?！军c評】考查電磁波在生活中的應(yīng)用，明確各種現(xiàn)象的原理，記住相對論公式，并要注意其條件，內(nèi)容較多要注意平時多積累。15．（2018秋?山西期末）下列說法正確的是（）A．機械波和電磁波都能發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象 B．海嘯發(fā)生后尚未到達海岸邊，沿海漁民沒有反應(yīng)，但狗顯得煩噪不安，這是因為次聲波傳播速度比超聲波大 C．一質(zhì)點做簡諧運動，質(zhì)點每次通過同一位置時，其速度不一定相同，但加速度一定相同 D．光學(xué)鏡頭上的增透膜利用了光的干涉現(xiàn)象 E．在不同的慣性參考系中，光在真空中的速度都是不相同的【分析】干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象；狗能接受到次聲波，但人無法接受次聲波；簡諧運動中，質(zhì)點經(jīng)過同一位置，速度不一定相同，而加速度一定相同。增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。【解答】解：A、干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，機械波和電磁波都能發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故A正確。B、海嘯發(fā)生時，發(fā)出很強的次聲波，狗能接受到次聲波，但人無法接受次聲波，故B錯誤。C、做簡諧運動的質(zhì)點每次通過同一位置時，位移一定，回復(fù)力與加速度一定相同；速度有兩種可能的方向，速度不一定相同，故C正確。D、光學(xué)鏡頭表面涂上增透膜，以增強透射光的強度，是利用了光的薄膜干涉現(xiàn)象，故D正確。E、根據(jù)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。故E錯誤。故選：ACD。【點評】該題考查波的幾種不同的現(xiàn)象以及光的干涉等，都屬于一些記憶性的知識點，在平時的學(xué)習(xí)中多加積累即可。16．（2019秋?如皋市月考）下列說法正確的是（）A．單縫衍射實驗中，縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象越明顯 B．光纖通信，醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都利用了光的全反射原理 C．機械波傳播過程中，某質(zhì)點在一個周期內(nèi)向前移動一個波長的距離 D．地球上的人看來，接近光速運動的飛船中的時鐘變慢了【分析】縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象越不明顯；當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，且不小于臨界角，則一定會發(fā)生全反射現(xiàn)象．質(zhì)點不會隨著波遷移．相對論導(dǎo)出了不同慣性系之間時間進度的關(guān)系：鐘慢效應(yīng)．可以通俗的理解為，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．【解答】解：A、單縫衍射中，縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象越不明顯，故A錯誤；B、光纖通信，醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都利用了光的全反射原理，故B正確；C、波在一個周期內(nèi)向前傳播的距離等于波長，并質(zhì)點不會隨波遷移，故C錯誤；D、根據(jù)狹義相對論的鐘慢效應(yīng)可知，在地面上的觀測者看來，接近光速飛行的飛船中時鐘會變慢，故D正確。故選：BD?！军c評】考查光的衍射、干涉的區(qū)別，掌握光的全反射條件，注意圓孔衍射與圓盤衍射的區(qū)別，及一切物體均放射經(jīng)外線，溫度是影響輻射的強弱因素．17．（2018?合肥三模）（1）下列說法正確的是（）（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A．單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān) B．機械波傳播方向上各質(zhì)點的振動周期與波源的振動周期相同 C．能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸與波長相差不多或比波長小 D．黑洞之所以不能被看到任何光射出，是因為黑洞巨大的引力使環(huán)繞其運動的物體速度超過了光速 E．地面上的人觀測到的一高速飛行的火箭長度要比火箭上的人觀測到的要短一些【分析】明確受迫振動的性質(zhì)，知道做受迫振動的物體其周期等于驅(qū)動力的頻率；質(zhì)點的振動周期由波源的振動周期決定；干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，當(dāng)障礙物的尺寸與波長相比差不多，或比波長小，會發(fā)生明顯的衍射；黑洞表面物體的環(huán)繞速度要大于光速；明確相對論基本內(nèi)容，知道地面上的人觀測到的一高速飛行的火箭長度要比火箭上的人觀測到的要短一些?！窘獯稹拷猓篈、單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān)，只與驅(qū)動力的頻率有關(guān)，故A正確；B、機械波傳播方向上各質(zhì)點的振動周期與波源的振動周期相同，故B正確；C、能產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸與波長相差不多或比波長小，而波在任何條件下均可以發(fā)生衍射，故C錯誤；D、黑洞之所以不能被看到任何光射出，是因為黑洞巨大的引力使環(huán)繞其表面運動的物體速度超過了光速，注意是表面，故D錯誤；E、根據(jù)相對論知識可知，地面上的人觀測到的一高速飛行的火箭長度要比火箭上的人觀測到的要短一些，故E正確。故選：ABE?！军c評】本題考查受迫振動以及機械波的傳播；要明確受迫振動的性質(zhì)，知道驅(qū)動力的頻率與固有頻率之間的關(guān)系，同時掌握波的產(chǎn)生和波長的定義。18．（2018春?云南月考）下列服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的是（）A．自行車、汽車、火車、飛機等交通工具的運動 B．發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船 C．物體運動的速率接近于真空中的光速 D．地殼的變動【分析】牛頓力學(xué)只適用于宏觀低速運動的物體（低速是指速度與光速相比很?。贿m用于微觀高速運動的物體，比如在考慮接近光速運動的電子或質(zhì)子的時候就不能用牛頓的經(jīng)典力學(xué)?！窘獯稹拷猓篈BD、自行車、汽車、火車、飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船和地殼的運動均屬于宏觀、低速的問題，經(jīng)典力學(xué)能適用，故ABD正確。C、而接近光速時，根據(jù)愛因斯坦相對論，會出現(xiàn)時間延長、空間縮短、質(zhì)量增加等效應(yīng)，不能用經(jīng)典物理去解釋，故C錯誤。故選：ABD?！军c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、高速物體適用于量子力學(xué)和相對論。19．（2018?淄博二模）下列說法中正確的是（）A．水中的氣泡看上去比較明亮是因為有一部分發(fā)生了衍射現(xiàn)象 B．雷達發(fā)射的電磁波是由均勻變化的電場或磁場產(chǎn)生的 C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光 D．紅色和藍色的激光在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同 E．狹義相對論認為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的【分析】水中的氣泡看上去比較明亮是因為有一部分發(fā)生了全反射現(xiàn)象；電磁波是由周期性變化的電場或磁場產(chǎn)生的；在鏡頭前加一個偏振片可以減弱櫥窗玻璃表面的反射光；光在傳播過程中頻率不變，波速越大，波長越長；真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的?！窘獯稹拷猓篈、水中的氣泡看上去比較明亮是因為有一部分發(fā)生了全反射現(xiàn)象；不是衍射。故A錯誤；B、電磁波是由周期性變化的電場或磁場產(chǎn)生的，均勻變化的電場或磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場或電場，不能產(chǎn)生電磁波。故B錯誤；C、反射光屬于偏振光，拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片能減弱櫥窗玻璃表面的反射光，提高拍攝的效果。故C正確；D、光速與介質(zhì)有關(guān)，紅色和藍色的激光的頻率不同，在同種介質(zhì)中的波長是不同的，而在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同。故D正確；E、根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論認為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的。故E正確。故選：CDE?！军c評】該題考查對電磁波的產(chǎn)生以及光的本性的理解，都是一些記憶性的知識點的內(nèi)容，在平時的學(xué)習(xí)過程中多加積累就可以做好這一類的題目。20．（2018?南崗區(qū)二模）下列說法中正確的是（）A．橫波在傳播過程中，處于波峰位置的質(zhì)點運動到相鄰的波峰所用的時間為一個周期 B．光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它是利用光的全反射原理來傳遞信息的 C．利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 D．機械波和電磁波本質(zhì)上不相同，但他們都能發(fā)射反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 E．相對論認為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的【分析】橫波在傳播過程中，質(zhì)點不會隨波遷移；光導(dǎo)纖維是利用光的全反射原理來傳遞信息的；電磁波可以能通過電纜、光纜傳輸；機械波和電磁波本質(zhì)上不相同；根據(jù)狹義相對論光速不變原理分析光速的特點?！窘獯稹拷猓篈、橫波在傳播過程中，相鄰的兩個波峰之間的時間間隔為一個周期，質(zhì)點不會隨波遷移，故A錯誤；B、光纖內(nèi)部是光導(dǎo)纖維，它是利用光的全反射原理來傳遞信息的，故B正確；C、電磁波可以在介質(zhì)中傳播，所以可以根據(jù)電纜、光纜進行有線傳播，也可以不需要介質(zhì)進行傳播，即無線傳播。故C錯誤；D、機械波是機械振動在介質(zhì)中的傳播，電磁波屬于概率波，二者本質(zhì)上不相同，但他們都能發(fā)射反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象，故D正確；E、根據(jù)狹義相對論光速不變原理可知，真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的，故E正確。故選：BDE?！军c評】本題考查機械波和電磁波基本特性的了解程度。電磁波與機械波本質(zhì)不同，電磁波在真空中的速度最大，在介質(zhì)中速度較小；同時注意明確電磁波的傳播性質(zhì)，知道電磁波可以在真空中傳播。三．填空題（共6小題）21．（2019秋?徐匯區(qū)校級期中）300多年前建立的牛頓力學(xué)至今在人類的生活、生產(chǎn)和科學(xué)實踐中依然非常有用，隨著科學(xué)的不斷向前推進，人們認識到牛頓運動定律僅適用于宏觀、低速運動體系?！痉治觥苛私馀ｎD在力學(xué)中的偉大成就，以及牛頓定律的適用范圍即可正確解答。牛頓運動定律僅適用于宏觀、低速的運動體系?！窘獯稹拷猓号ｎD是人類歷史上出現(xiàn)過的最偉大、最有影響的科學(xué)家之一，同時也是物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，他在前人基礎(chǔ)上創(chuàng)立了以牛頓運動定律為核心的經(jīng)典力學(xué)，但牛頓運動定律僅適用于宏觀、低速運動體系。故答案為：宏觀；低速?！军c評】本題考查了牛頓力學(xué)的局限性，了解科學(xué)家牛頓的主要貢獻，明確牛頓運動定律的局限性是解題的關(guān)鍵，同時注意在科學(xué)探究過程中培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神。22．（2020?鹽城四模）甲乘坐速度為0.9c（c為光速）的宇宙飛船追趕正前方的乙，乙的飛行速度為0.5c，甲向乙發(fā)出一束光進行聯(lián)絡(luò)，則乙觀測到光速是c（選填“c”“1.4c”或“1.9c”）；地面上的觀察者發(fā)現(xiàn)甲的手表示數(shù)比乙的手表示數(shù)變化慢了（選填“慢了”“快了”或“相同”）?！痉治觥抗馑俨蛔冊恚涸讵M義相對論中，無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變；根據(jù)愛因斯坦相對論觀點得：t＝判斷即可?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)愛因斯坦相對論，在任何參考系中，光速不變，即光速不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。所以乙觀測到該光束的傳播速度為c；根據(jù)愛因斯坦相對論觀點得：t＝，可知：t＞t0，即地面上的觀察者發(fā)現(xiàn)甲的手表示數(shù)比乙的手表示數(shù)變化慢了。故答案為：c；慢了?！军c評】本題考查了光速不變原理和愛因斯坦相對論時空觀，知道運動的時鐘變慢。23．（2020?廣陵區(qū)校級模擬）我們想象這樣一幅圖景：一列火車以接近光速從觀察者身邊飛馳而過，火車里的觀察者看到沿鐵路電線桿距離變?。ㄌ睢白兇蟆?、“變小”、“不變”），而地面上的觀察者看到火車車窗的高度不變（填“變大”、“變小”、“不變”）．【分析】本題關(guān)鍵是知道狹義相對論的一個重要效應(yīng)﹣﹣尺縮效應(yīng)：在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短．【解答】解：一列火車以接近光速從觀察者身邊飛馳而過，根據(jù)相對論尺縮效應(yīng)可知：火車里的觀察者看到沿鐵路電線桿距離變??；同時，根據(jù)相對論尺縮效應(yīng)可知地面上的觀察者看到火車車窗長度變短，而車窗高度不變．故答案為：變小，不變【點評】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．24．（2018?宿遷一模）地球與月球相距為L0，若飛船以接近光速的速度v經(jīng)過地球飛向月球，地面上的人測得飛船經(jīng)過t1時間從地球到達月球，在飛船內(nèi)宇航員測得飛船經(jīng)過t2時間從地球到達月球，則t1＞（選填“＞”“＝”或“＜”）t2；在飛船內(nèi)宇航員測得地球、月球相距為L，則L＜（選填“＞”“＝”或“＜”）L0?！痉治觥肯雀鶕?jù)長度相對性公式，判斷出在地面上和在飛船上看到的長度關(guān)系，然后再利用速度公式求解時間的大小關(guān)系?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)相對論長度公式：，可知，飛船駕駛員觀測到地球、月球兩點距離小于地面上人觀測的距離，即L＜L0；根據(jù)位移與速度的比值，則時間為：，而船駕駛員測量地球、月球兩點時間是：，所以t1＞t2。故答案為：＞；＜【點評】本題考查德瑪知識點是：愛因斯坦相對論效應(yīng)中，有關(guān)長度和時間的相對性公式具體應(yīng)用，關(guān)鍵是要牢記公式。25．（2018?江蘇一模）一列長為L的列車以速度0.5c相對地面運動，地面上的人