粤教版 (2019)必修 第二册第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步第一节 牛顿力学的成就与局限性巩固练习
展开牛顿力学的成就与局限性 相对论时空观 宇宙起源和演化(建议用时:25分钟)◎考点一 经典力学的成就与局限性1.关于经典力学和相对论,下列说法正确的是( )A.经典力学和相对论是各自独立的学说,互不相容B.相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C.相对论和经典力学是两种不同的学说,二者没有联系D.经典力学包含在相对论之中,经典力学是相对论的特例D [相对论的建立并没有否定经典力学,而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形。所以A、B、C不对,D正确。]2.经典力学只适用于“低速”和“宏观世界”,这里的“宏观世界”是指( )A.行星、恒星、星系等巨大的物质领域B.地球表面的物质世界C.人眼能看到的物质世界D.不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界D [在物理学中,宏观世界一般是指不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界。只有选项D正确。]3.关于牛顿力学、相对论、量子力学,下列说法正确的是( )A.不论是对宏观物体,还是对微观粒子,牛顿力学和量子力学都是适用的B.牛顿力学适用于低速运动的物体,相对论适用于高速运动的物体C.牛顿力学适用于宏观物体的运动,量子力学适用于微观粒子的运动D.相对论与量子力学否定了牛顿力学理论C [牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体,对于微观、高速运动的物体不再适用,量子力学适用于微观粒子运动,相对论适用于一切运动物体,故AB错误,C正确。相对论与量子力学并没有否定牛顿力学,而是在其基础上发展起来的,故D错误。]4.(多选)关于经典力学理论,下列说法中正确的是( )A.经典力学是物理学和天文学的基础,也是现代工程技术的理论基础B.经典力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索,历经曲折才建立起来的C.经典力学具有丰富的理论成果,也建立了验证科学的方法体系D.当物体运动速度很大(v→c)、引力很强、活动空间很小(微观)时,经典力学理论所得的结果与实验结果之间符合的很好ABC [经典力学理论的建立历程曲折,成果显著、是物理学、天文学及现代工程技术的理论基础,但也存在一些局限性,当物体运动速度很大(v→c)、引力很强、活动空间很小(微观)时,经典力学理论所得的结果与实验结果之间出现了较大的偏差,选项A、B、C正确,选项D错误。]◎考点二 相对论时空观5.如图所示,按照狭义相对论的观点,火箭A是迎着光行驶的,火箭B是“追赶”光的,若火箭相对地面的速度为v,则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )A.c+v c-v B.c-v c+vC.c c D.无法确定C [根据光速不变原理,在一切惯性参考系中,测量到的真空中的光速c都一样,因此在火箭A、B两个惯性参考系中,观察者测量到的光速一样大,均为c,故C正确。]6.A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处,vA>vB。在火箭A上的人观察到的结果正确的是( )A.火箭A上的时钟走得最快B.地面上的时钟走得最快C.火箭B上的时钟走得最快D.火箭B上的时钟走得最慢A [在火箭A看来,地面和火箭B都高速远离自己,由t=eq \f(t0,\r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))eq \s\up12(2)))知,在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B的时钟都变慢了,且vA>vB,故地面的时钟最慢,因此A正确,B、C、D错误。]7.一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驶而过,我们会感到车厢、车窗变窄了,而车厢、车窗的高度并没有变化,那么车厢内的人看路旁的电线杆间距将会( )A.变窄 B.变宽C.不变 D.都有可能A [火车相对地面以接近光速的速度向前飞驶,如果以火车为参考系,地面向后飞驶,根据尺缩效应知电线杆间距变窄。]8.假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行,其内站立着一个中等身材的人,站在路旁的人观察车里的人,观察的结果是( )A.这个人是一个矮胖子 B.这个人是一个瘦高个子C.这个人矮但不胖 D.这个人瘦但不高D [由公式l=l0eq \r(1-\f(v2,c2))可知,在运动方向上,人的宽度要减小,在垂直于运动方向上,人的高度不变。]9.例如有一对孪生兄弟A和B,其中B乘坐速度为v=0.9c的火箭飞往大角星(牧夫座α),而后又飞回地球。根据A在地球上的观测,大角星离地球有40万光年远,这次B往返飞行经历时间为80.8年。如果B在离开地球时,他们的年龄都为20岁,试问当B回到地球时,他们的年龄各有多大?[解析] 设B在飞船惯性系中经历时间为t′,根据钟慢效应得:t=eq \f(t′,\r(1-\f(v2,c2))),即80.8=eq \f(t′,\r(1-0.92)),解得t′≈35.2年。所以B回到地球时的年龄为20+35.2=55.2(岁);此时A的年龄为20+80.8=100.8(岁)。[答案] 100.8 55.2
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