2019-2020學年新教材高中物理 課時跟蹤訓練（十六）相對論時空觀與牛頓力學的局限性 新人教版必修第二冊

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1、課時跟蹤訓練（十六） 相對論時空觀與牛頓力學的局限性 A級—學考達標 1．通常我們把地球和相對地面靜止或勻速直線運動的參考系看成慣性系，若以下列系統(tǒng)為參考系，則其中屬于非慣性系的是(　　) A．停在地面上的汽車 B．繞地球做勻速圓周運動的飛船 C．在大海上勻速直線航行的輪船 D．以較大速度勻速直線運動的磁懸浮列車 解析：選B　其中A、C、D三項中都是相對地面靜止或勻速直線運動的物體，都是慣性參考系，繞地球做勻速圓周運動的飛船相對地球做變速運動，是非慣性系。 2．對于經(jīng)典力學理論，下列說法中正確的是(　　) A．由于相對論、量子論的提出，經(jīng)典力學已經(jīng)過時了 B．經(jīng)典力學在今

2、天廣泛應(yīng)用，它的正確性無可懷疑，仍是普遍適用的 C．經(jīng)典力學在歷史上起了巨大的作用，隨著物理學的發(fā)展而逐漸過時，成為一種古老的理論 D．經(jīng)典力學在宏觀低速運動中，引力不太大時適用 解析：選D　經(jīng)典力學和其他任何理論一樣，有其自身的局限性和適用范圍，但對于低速宏觀物體的運動，經(jīng)典力學仍然適用，并仍將在它適用范圍內(nèi)大放異彩，所以D正確。 3．下列說法正確的是(　　) A．經(jīng)典力學能夠說明微觀粒子的規(guī)律性 B．經(jīng)典力學適用于宏觀物體的低速運動問題，不適用于高速運動的物體 C．相對論與量子力學的出現(xiàn)，說明經(jīng)典力學已失去意義 D．對于宏觀物體的高速運動問題，經(jīng)典力學仍適用 解析：選B　

3、經(jīng)典力學適用于宏觀、低速物體，新的學說的出現(xiàn)，是一種完善和拓展，經(jīng)典力學并沒有失去其存在的意義。故B正確，A、C、D錯誤。 4．牛頓運動定律不適用于下列哪些情況(　　) A．研究原子中電子的運動 B．研究“嫦娥三號”的高速發(fā)射 C．研究地球繞太陽的運動 D．研究飛機從北京飛往紐約的航線 解析：選A　牛頓力學屬于經(jīng)典力學的研究范疇，適用于宏觀、低速運動的物體，并注意到低速和高速的標準是相對于光速，可判定牛頓運動定律適用于B、C、D中描述的運動，而A不適用。 5．如圖所示，強強乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強強向壯壯發(fā)出一束光進行

4、聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為(　　) A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．c 解析：選D　由狹義相對論的基本假設(shè)：光速不變原理，真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的，可知D正確。 6．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 解析：選C　根據(jù)公式Δt＝可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢，由vc＞vb＞va＝0知，在地面的觀察者看來c鐘走得最慢。 7

5、．有兩個慣性參考系1和2，彼此相對做勻速直線運動，下列敘述正確的是(　　) A．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變慢了 B．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變快了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變快了 C．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程都變快了 D．在參考系1看來，2中的所有物理過程都變慢了；在參考系2看來，1中的所有物理過程也變慢了 解析：選D　時間延緩效應(yīng)與相對運動的方向無關(guān)，靜止參考系的時間是固有時間，v為相對運動速度，Δt為觀察系中經(jīng)歷的時間，Δτ為被觀察的參考系中所經(jīng)歷

6、的時間，也即固有時間。則根據(jù)時間延緩效應(yīng)公式Δt＝ ＞Δτ可知，在相對某參考系運動的參考系看來，原參考系中的時間變長了，運動就變慢了。 8．假設(shè)甲在接近光速的火車上看地面上乙的手中沿火車前進方向放置的尺，同時地面上的乙看甲的手中沿火車前進方向放置的相同的尺，則下列說法正確的是(　　) A．甲看到乙手中的尺長度比乙看到自己手中的尺長度大 B．甲看到乙手中的尺長度比乙看到自己手中的尺長度小 C．乙看到甲手中的尺長度比甲看到自己手中的尺長度大 D．乙看到甲手中的尺長度與甲看到自己手中的尺長度相同 解析：選B　由l＝l0可知，運動的觀察者觀察靜止的尺和靜止的觀察者觀察運動的尺時，都發(fā)現(xiàn)對方

7、手中的尺比自己手中的變短了，故B正確，A、C、D錯誤。 9.如圖所示，在地面上M點固定一光源，在離光源等距的A、B兩點上固定有兩個光接收器，今使光源發(fā)出一閃光，問： (1)在地面參考系中觀測，誰先接收到光信號？ (2)在沿AB方向高速運動的火車參考系中觀測，誰先接收到光信號？ 解析：(1)因光源離A、B兩點等距，光向A、B兩點傳播速度相等，則光到達A、B兩點所需要的時間相等。即在地面參考系中觀測，兩接收器同時接收到光信號。 (2)對于火車參考系來說，光源和A、B兩接收器都沿BA方向運動，當光源發(fā)出的光向A、B傳播時，A和B都沿著BA方向運動了一段距離到達A′和B′，如圖所示，所以光到

8、達A′的距離更長，到達B′的距離更短，即在火車參考系中觀測，B比A先接收到光信號。 答案：(1)同時接收到光信號　(2)B先接收到光信號 B級—選考提能 10．[多選]如圖甲，質(zhì)子束被加速到接近光速；如圖乙，中子星是質(zhì)量、密度非常大的星體，下列說法正確的是(　　) A．經(jīng)典力學適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律 B．經(jīng)典力學不適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律 C．經(jīng)典力學適用于中子星的引力規(guī)律 D．經(jīng)典力學不適用于中子星的引力規(guī)律 解析：選BD　經(jīng)典力學適用于宏觀、低速物體，不適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律，也不適用于中子星的引力規(guī)律，故選項A、C錯誤，B、D正確。 11．[多選]用相對論的觀點判斷，

9、下列說法正確的是(　　) A．時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變 B．在地面上的人看來，高速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 C．在地面上的人看來，高速運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些 D．當物體運動的速度v?c時，“時間延緩”和“長度收縮”效應(yīng)可忽略不計 解析：選BCD　時間和空間都是相對的，故選項A的說法錯誤；根據(jù)“時間延緩”和“長度收縮”效應(yīng)，B、C的說法正確；當速度v?c時，1－2≈1，所以“時間延緩”和“長度收縮”效應(yīng)可忽略不計，故D的說法正確

10、。 12．長度測量與被測物體相對于觀察者的運動有關(guān)，一艘宇宙飛船的船身長度為l0＝90 m，相對地面以v＝0.8c的速度在一觀測站的上空飛過。(光速c＝3.0×108 m/s) (1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？ (2)宇航員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？ 解析：(1)觀測站測得船身的長度為 l＝l0＝54 m 通過觀測站的時間間隔為 Δt＝＝＝2.25×10－7 s。 (2)宇航員測得飛船船身通過觀測站的時間間隔為 法一：Δt′＝＝＝3.75×10－7 s。 法二：Δt′＝＝ s＝3.75×10－7 s。 答案：(1)2.25×10－7 s　(2)3.75×10－7 s 5