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同步测试题

2020-2021学年人教版（2019）必修第二册

7.5相对论空间观与牛顿力学的局限性 随堂检测（含解析）

1.甲、乙、丙是三个完全相同的时钟,甲放在地球上,乙、丙分别放在两个高速运动的火箭上,分别以速度和朝同一方向远离地球飞行,且.在地面上的观察者看来(   )

A.甲时钟走得最慢 B.乙时钟走得最慢

C.丙时钟走得最慢 D.甲、乙、丙时钟快慢一样

2.一辆轿车在山区的高速公路上以接近光速的速度行驶,穿过众多隧道,已知隧道口为圆形,在将要抵达隧道时,下列说法正确的是(   )

A.司机观察到的隧道口为椭圆形,隧道的总长度变短

B.司机观察到的隧道口为圆形,隧道的总长度不变

C.司机观察到的隧道口为椭圆形,隧道的总长度不变

D.司机观察到的隧道口为圆形,隧道的总长度变短

3.如图所示,质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为和(c为光速)的飞船在太空中同向运动.则下列说法中正确的(   )

A.乙观察到甲身高变高

B.甲观察到乙身高变低

C.若甲向乙挥手,则乙观察到甲动作变快

D.若甲向乙发出一束光进行联络,则乙观察到该光束的传播速度为c

4.一列速度接近光速的火车（静止时的长度比隧道的长度大）经过隧道时，站在地面上的人还看到两个闪电同时击中随道的两端，但由于“动尺变短”效应，站在隧道旁边的人看到火车完全进入了隧道，刚好不会被闪电击中。但是，站在车上的人看到的却是隧道变得更短，不可能完全遮住整列火车，那么他看到的闪电会不会击中火车呢？

5.如图所示，竖直墙上挂着一个时钟，地面上的静止的观察者观 察到钟的面积为,另一观察者以的速度平行于轴沿正方向运动，观察到钟的面积为。则和的大小关系是(   )

A.  B.  C.  D.无法判断

6.在地面附近有一高速飞行的火箭，关于地面上的观察者和火箭中的工作人员观察到的现象，下列说法正确的是（   ）

A.地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了

B.地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变慢了

C.火箭中的工作人员观察到火箭的长度不变而时间进程却变化了

D.地面上的人观察到火箭变长了，火箭上的时间进程变快了

7.2017年6月16日,来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站,首次实现了人类历史上第一次距离达“千公里级”的量子密钥分发.下列说法正确的是(   )

A.经典力学适用于“墨子号”绕地球运动的规律

B.经典力学适用于光子的运动规律

C.量子力学可以描述“墨子号”发出两道红光的运动规律

D.量子力学的发现说明经典力学已经失去了应用价值

8.假如一对孪生兄弟和,其中乘坐速度为的火箭飞往大角星，而后又飞回地球。根据在地球上的观测，大角星离地球约有40光年，这次往返飞行经历时间为80.8年。如果在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问回到地球时，他们的年龄各有多大？

答案以及解析

1.答案：C

解析：甲时钟放在地面上,在地面上的人看来,甲时钟没有变化;乙、丙两时钟放在两个火箭上,根据爱因斯坦相对论可知,乙、丙时钟变慢,由于,丙时钟比乙时钟更慢,所以甲时钟走得最快,丙时钟走得最慢,C正确.

2.答案：D

解析：根据狭义相对论,在运动方向上长度变短,故隧道长度变短,在垂直运动方向长度不变,故洞口为圆形,D正确.

3.答案：D

解析：因为人是垂直于速度方向站立的,身高方向上没有尺缩效应,即甲、乙观察到对方的身高不变,故A、B错误;根据相对论的时间延缓效应,可知乙观察到甲动作变慢,故C错误;根据爱因斯坦光速不变原理,乙观察到该光束的传播速度仍为c,故D正确.

4.答案：不会

解析：站在隧道旁的人看到两个闪电是同时发生的，但站在火车里面的人看到的两个闪电却不是同时发生的，他看到的现象是:在火车前面的闪电先发生，经过一段时间后，火车后面的闪电才发生，而在这个时间间隔里面，列车已经前进了一段距离，所以车尾也不会被闪电击中。

5.答案：A

解析：观察者以的速度平行于轴沿正方向运动，根据尺缩效 应，观察到钟的面积为，选项A正确。

6.答案：A

解析：根据狭义相对论的“尺缩效应”和“钟慢效应”可判断选项A 正确。

7.答案：AC

解析：经典力学适用于宏观、低速物体的运动,“墨子号”绕地球的运动属于宏观、低速的运动,而对于高速运动的光子，经典力学已经不再适用,故A正确,B错误;量子力学可以描述光子的运动规律,而且量子力学和经典力学的适用范围不同,各自在自己的范围内是有价值的,故C正确,D错误.

8.答案：：100.8；:55.2岁

解析：设在飞船惯性系中经历的时间为，根据钟慢效应得：,

代入数据解得。

所以回到地球时的年龄为20岁+35.2岁=55.2岁,

的年龄为20岁+80.8岁= 100.8岁。