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

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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＋v C．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