人教版 (2019)必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性教学课件ppt

课后素养落实(十二)　

(建议用时：30分钟)

题组一　相对论时空观

1．下列属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中(　　)

A．真空中光速不变

B．时间间隔具有相对性

C．物体的质量不变

D．物体的能量与质量成正比

A　[狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理——在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；(2)光速不变原理——对任意惯性参考系，真空中的光速都相等。只有选项A正确。]

2．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光时，列车上的观察者看到A、C两铁塔被照亮的顺序是(　　)

A．同时被照亮　　 B．A先被照亮

C．C先被照亮 D．无法判断

C　[因列车沿AC方向接近光速行驶，故它靠近C远离A，所以光由B出发后，C的反射光先到达列车上的观察者，可知观察到C先被照亮，故C正确。]

3．明明同学站在一条长木杆的中央附近，并且看到木杆落在地上时是两头同时落地，所以明明同学认为这木杆是平着落到了地上，而此时飞飞同学正以接近光速的速度从木杆前面掠过，如图所示，她看到(　　)

A．两端同时落地

B．A端比B端先落地

C．B端比A端先落地

D．木杆是向左倾斜着落地的

C　[使飞飞同学所在的参考系静止，则明明和杆所在的参考系将以接近光速的速度沿BA方向运动。在车杆下落的同时，假设车AB中央有一光源开始发光，根据光速不变原理可知，光到达B所用时间比A短，故B事件先发生，即B端先落地，从飞飞的角度看，木杆是向右倾斜着落地的。]

4．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且vA>vB，对于飞机上的人观察的结果，下列说法正确的是(　　)

A．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大

B．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小

C．两飞机上的人观察到足球场的长度相同

D．两飞机上的人观察到足球场的宽度不同

B　[根据l＝l0知，沿飞机飞行方向长度减小，而且速度越大，长度越小，故A、C错误，B正确；而垂直于运动方向上，宽度是不随速度变化的，故D错误。]

5．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果地球指挥中心希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为(　　)

A．0.5c　　　　 B．0.6c

C．0.8c D．0.9c

C　[由l＝l0，＝，解得v＝c，故C正确。]

6．一张长方形宣传画长5 m、高3 m，平行地贴于铁路旁边的墙上，若一超高速列车以0.8c的速度沿铁路接近此宣传画，这张画由司机观察的图形是(　　)

A．边长为3 m的正方形

B．长为3 m、高为1.8 m的长方形

C．长为5 m、高为1.8 m的长方形

D．长轴为3 m、短轴为1.8 m的椭圆形

A　[根据长度收缩效应有l＝l0，司机观察到宣传画的长度为5×0.6 m＝3 m，即图形是边长为3 m的正方形，故选项A正确。]

7．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36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′，根据时间延缓效应得：t＝，即80.8＝，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岁　55.2岁

题组二　牛顿力学的局限性

8．牛顿运动定律不适用于下列哪种情况(　　)

A．研究原子中电子的运动

B．研究“神舟十号”飞船的高速发射

C．研究地球绕太阳的运动

D．研究飞机从北京飞往纽约的航线

A　[牛顿运动定律属于牛顿力学的研究范畴，适用于宏观低速运动的物体，并注意到低速和高速的标准是相对于光速而言的，可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A中情况不适用，故A正确。]

9．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是(　　)

A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理

B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论力学来解决

C．经典力学适用于宏观低速运动的物体

D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体

C　[经典力学有局限性，经典力学适用于宏观低速运动的物体，但对于一般力学问题仍能用经典力学来解决，所以即使在火车提速后，有关速度问题仍能用经典力学来处理，故A、B错误，C正确；经典力学不仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体，也适用一般尺寸的宏观物体，故D错误。]

10．关于经典力学理论，下列说法不正确的是(　　)

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得很好

D　[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，D错误。]