2019-2020學(xué)年新教材高中物理 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十六）相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性 新人教版必修第二冊(cè)

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1、課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十六） 相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性 A級(jí)—學(xué)考達(dá)標(biāo) 1．通常我們把地球和相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的磁懸浮列車 解析：選B　其中A、C、D三項(xiàng)中都是相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，都是慣性參考系，繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船相對(duì)地球做變速運(yùn)動(dòng)，是非慣性系。 2．對(duì)于經(jīng)典力學(xué)理論，下列說法中正確的是(　　) A．由于相對(duì)論、量子論的提出，經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)過時(shí)了 B．經(jīng)典力學(xué)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(xué)在歷史上起了巨大的作用，隨著物理學(xué)的發(fā)展而逐漸過時(shí)，成為一種古老的理論 D．經(jīng)典力學(xué)在宏觀低速運(yùn)動(dòng)中，引力不太大時(shí)適用 解析：選D　經(jīng)典力學(xué)和其他任何理論一樣，有其自身的局限性和適用范圍，但對(duì)于低速宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)典力學(xué)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(xué)能夠說明微觀粒子的規(guī)律性 B．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體 C．相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)，說明經(jīng)典力學(xué)已失去意義 D．對(duì)于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問題，經(jīng)典力學(xué)仍適用 解析：選B　

3、經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速物體，新的學(xué)說的出現(xiàn)，是一種完善和拓展，經(jīng)典力學(xué)并沒有失去其存在的意義。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 4．牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用于下列哪些情況(　　) A．研究原子中電子的運(yùn)動(dòng) B．研究“嫦娥三號(hào)”的高速發(fā)射 C．研究地球繞太陽的運(yùn)動(dòng) D．研究飛機(jī)從北京飛往紐約的航線 解析：選A　牛頓力學(xué)屬于經(jīng)典力學(xué)的研究范疇，適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，并注意到低速和高速的標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)于光速，可判定牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于B、C、D中描述的運(yùn)動(dòng)，而A不適用。 5．如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)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(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行

4、聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測(cè)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(duì)論的基本假設(shè)：光速不變?cè)?，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(gè)完全相同的時(shí)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(rèn)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(duì)于觀察者的速度v越大，其上的時(shí)間進(jìn)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(gè)慣性參考系1和2，彼此相對(duì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(shí)間延緩效應(yīng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向無關(guān)，靜止參考系的時(shí)間是固有時(shí)間，v為相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，Δt為觀察系中經(jīng)歷的時(shí)間，Δτ為被觀察的參考系中所經(jīng)歷

6、的時(shí)間，也即固有時(shí)間。則根據(jù)時(shí)間延緩效應(yīng)公式Δt＝ ＞Δτ可知，在相對(duì)某參考系運(yùn)動(dòng)的參考系看來，原參考系中的時(shí)間變長了，運(yùn)動(dòng)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(jìn)方向放置的尺，同時(shí)地面上的乙看甲的手中沿火車前進(jìn)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(yùn)動(dòng)的觀察者觀察靜止的尺和靜止的觀察者觀察運(yùn)動(dòng)的尺時(shí)，都發(fā)現(xiàn)對(duì)方

7、手中的尺比自己手中的變短了，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 9.如圖所示，在地面上M點(diǎn)固定一光源，在離光源等距的A、B兩點(diǎn)上固定有兩個(gè)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(cè)，誰先接收到光信號(hào)？ (2)在沿AB方向高速運(yùn)動(dòng)的火車參考系中觀測(cè)，誰先接收到光信號(hào)？ 解析：(1)因光源離A、B兩點(diǎn)等距，光向A、B兩點(diǎn)傳播速度相等，則光到達(dá)A、B兩點(diǎn)所需要的時(shí)間相等。即在地面參考系中觀測(cè)，兩接收器同時(shí)接收到光信號(hào)。 (2)對(duì)于火車參考系來說，光源和A、B兩接收器都沿BA方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)光源發(fā)出的光向A、B傳播時(shí)，A和B都沿著BA方向運(yùn)動(dòng)了一段距離到達(dá)A′和B′，如圖所示，所以光到

8、達(dá)A′的距離更長，到達(dá)B′的距離更短，即在火車參考系中觀測(cè)，B比A先接收到光信號(hào)。 答案：(1)同時(shí)接收到光信號(hào)　(2)B先接收到光信號(hào) B級(jí)—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(xué)適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 B．經(jīng)典力學(xué)不適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 C．經(jīng)典力學(xué)適用于中子星的引力規(guī)律 D．經(jīng)典力學(xué)不適用于中子星的引力規(guī)律 解析：選BD　經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速物體，不適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也不適用于中子星的引力規(guī)律，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B、D正確。 11．[多選]用相對(duì)論的觀點(diǎn)判斷，

9、下列說法正確的是(　　) A．時(shí)間和空間都是絕對(duì)的，在任何參考系中一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)物體的長度總不會(huì)改變 B．在地面上的人看來，高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會(huì)變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時(shí)鐘是準(zhǔn)確的 C．在地面上的人看來，高速運(yùn)動(dòng)的飛船在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)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(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度v?c時(shí)，“時(shí)間延緩”和“長度收縮”效應(yīng)可忽略不計(jì) 解析：選BCD　時(shí)間和空間都是相對(duì)的，故選項(xiàng)A的說法錯(cuò)誤；根據(jù)“時(shí)間延緩”和“長度收縮”效應(yīng)，B、C的說法正確；當(dāng)速度v?c時(shí)，1－2≈1，所以“時(shí)間延緩”和“長度收縮”效應(yīng)可忽略不計(jì)，故D的說法正確

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