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课后测评

2020-2021学年人教版（2019）必修第二册

7.5相对论时空观与牛顿力学局限性 课时作业5（含解析）

1．以下说法正确的是（　　）

A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子

B．相对论与量子力学否定了经典力学理论

C．经典力学理论具有一定的局限性

D．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变

2．下列说法中正确的是________。

A．电磁波是纵波

B．单摆的摆长越长，摆动周期越小

C．照相机的镜头涂有一层增透膜， 利用的是光的衍射原理

D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的

3．如图所示，假设一根10cm长的梭镖以接近光速穿过一根10cm长静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是(　　)

A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖

B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来

C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖

D．如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c

4．一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（　　）

A．30m B．15m C．34m D．26m

5．当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是

A．一切物体都在不停地发射红外线

B．紫外线有助于人体合成维生素D

C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等

D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同

6．牛顿定律不适用于下列哪些情况(　　)

A．研究原子中电子的运动 B．研究“嫦娥三号”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

7．下列说法正确的有（　　）

A．单摆的周期与振幅无关，仅与当地的重力加速度有关

B．相对论认为时间和空间与物质的运动状态无关

C．在干涉现象中，振动加强点的位移一定比减弱点的位移大

D．声源与观察者相互靠近，观察者接收的频率大于声源的频率

8．下列有关物理知识的说法，正确的是（　　）

A．做匀速圆周运动和平抛运动的物体合力都恒定

B．牛顿的经典力学理论不仅适用于宏观低速运动物体，也适用于微观高速运动物体

C．由万有引力定律可知，两个物体无限接近时，他们的万有引力将无穷大

D．若地球自转不能忽略，赤道上的物体受到地球对它的万有引力比重力大

9．首先发现电磁感应现象的物理学家是（　　）

A．库仑 B．法拉第 C．奥斯特 D．爱因斯坦

10．下列说法中正确的是（　　）

A．红外线比红光波长短，它的显著作用是热作用

B．紫外线的频率比可见光低，它的显著作用是荧光作用

C．阴极射线来源于核外的自由电子，β射线来源于原子核内部核衰变得到的电子

D．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快

11．下列关于相对论的说法错误的是（　　）

A．相对论与量子力学否定了经典力学理论

B．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的

C．狭义相对论只适用于惯性参考系

D．在相对论力学中，物体静止时的质量最小

12．英国科学家牛顿是经典力学理论体系的建立者，他有一句名言是：“如果我所见到的比笛卡儿要远些， 那是因为我站在巨人的肩上。”关于牛顿等这些科学“巨人”及其成就，下述说法错误的是（　　）

A．以牛顿运动定律为基础的经典力学，包括万有引力定律，既适用于低速运动也适用于高速运动；既适用于宏观世界，也适用于微观世界

B．开普勒在研究了天文学家第谷的行星观测记录的基础上，发现并提出了行星运动定律

C．牛顿提出万有引力定律，后人利用这一理论发现的海王星，被称为“笔尖下发现的行星”

D．卡文迪许在实验室较准确地测出了引力常量 G 的数值，并说该实验是“称量地球的重量”

13．下列说法中正确的是

A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是γ射线

B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的折射现象

C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度

D．考虑相对论效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆长

14．牛顿定律的适用范围是 （　　）

A．宏观物体、低速运动 强引力 B．微观物体、低速运动  弱引力

C．宏观物体、低速运动 弱引力 D．微观物体、高速运动  强引力

15．下列说法正确的是（　　）

A．第一宇宙速度的数值是

B．速率和重力势能都是标量

C．打点计时器是一种使用直流电源的计时仪器

D．经典力学既适用于宏观世界，也适用于微观世界

16．旅行者1号(英语:Voyager1)是一艘无人外太阳系空间探测器。于1977年9月5日发射。它是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。2012年8月25日，“旅行者1号”成为第一个穿越太阳圈并进入星际介质的宇宙飞船。截至现在，旅行者1号正处于离太阳211亿公里的距离，仍有足够的能源支持星际飞行，并且可以和地球保持联络。若旅行者1号正以速度u高速飞离地球的同时发出频率为ν的电磁波向地球传递信号，则________

A．该电磁波相对地球的速度为c+u

B．该电磁波相对地球的速度为c

C．地球上接收到的旅行者1号所发射的电磁波的频率小于ν

D．地球上接收到的旅行者1号所发射的电磁波的频率等于ν

E.该电磁波传播到地球大气层时，能绕过空气分子和微小尘埃继续传播

17．下列说法正确的是（　　）

A．人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象

B．在双缝干涉实验中，光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽

C．梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会向外发射电磁波

D．狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关

E.火车鸣笛向我们驶来，我们听到的声音频率比声源振动的频率低

18．下列说法正确的是（　　）

A．伽利略整理第谷的观测数据，发现了行星运动的三条定律

B．“月一地检验”表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种性质的力

C．经典力学仍然适用于接近光速运动的物体

D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许首次在实验室测出了引力常量

参考答案

1．C

【详解】

A．经典力学理论适应于宏观物体，不适应微观粒子，选项A错误；

B．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故B错误；

C．经典力学理论具有一定的局限性，对高速微观粒子不适用，选项C正确；

D．在相对论中，物体的质量随运动状态而改变，在经典力学中，物体的质量与运动状态无关，故D错误。

故选C。

2．D

【详解】

A．电磁波是横波，A项错误；

B．根据得出摆长越长，摆动周期越大，B项错误；

C．增透膜利用的是光的干涉原理，C项错误；

D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的，D项正确。

故选D。

3．A

【详解】

ABC．根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动，那么梭镖收缩变短，而管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，选项A正确，BC错误；

D．由光速不变原理，可知物体的速度不会超过光速，故D错误。
故选A。

4．D

【详解】

根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m，根据长度的相对性

代入解得观察者测得火箭的长度

故ABC错误，D正确。

故选D。

5．D

【详解】

A．一切物体都在不停地发射红外线，选项A正确，不符合题意；

B．适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，选项B正确，不符合题意；

C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，选项C正确，不符合题意；

D．根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小相等，故D错误，符合题意。

故选D。

6．A

【详解】

A.牛顿第二定律不适用于微观原子，A正确；

BCD.都是宏观低速运动的物体（与光速比速度较低），牛顿运动定律都适用，BCD错误。

故选A。

7．D

【详解】

A．根据可知，单摆的周期与振幅无关，与当地的重力加速度以及摆长有关，选项A错误；

B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故B错误；

C．振动加强质点的振幅最大，位移不总是最大，在随着时间在变化，加强点可能处于波峰，也可能波谷，也可能在平衡位置；例如在某一时刻，振动加强质点处于平衡位置时，其位移等于零，此时可能小于振动减弱点的位移，故C错误；

D．根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故D正确。

故选D。

8．D

【详解】

A．匀速圆周运动的向心力的方向始终是指向圆心的，方向是不断变化的，不是恒力，平抛运动只受重力作用，合力为恒力，故A错误；

B．经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体，故B错误；

C．在万有引力定律表达式中，当r接近于零时，物体不能看成质点，定律不再适用，故C错误；

D．若地球自转不能忽略，由

可得

可知，赤道上的物体受到地球对它的万有引力比重力大。两极的物体受到地球对它的万有引力等于重力，D正确。

故选D。

9．B

【详解】

A．库仑发现库仑定律，故A错误；

B．首先发现电磁感应现象的物理学家是法拉第，故B正确；

C．奥斯特发现了通电导体周围存在磁场，是第一个发现电流磁效应的科学家，故C错误；

D．爱因斯坦在质能方程和量子力学方面有着重大贡献，故D错误。

故选B。

10．C

【详解】

A．红外线比红光波长长，它的显著作用是热作用，选项A错误；

B．紫外线的频率比可见光高，它的显著作用是荧光作用，选项B错误；

C．阴极射线来源于核外的自由电子，β射线来源于原子核内部核衰变时中子转化为质子时放出的电子，选项C正确；

D．根据钟慢效应，宇宙飞船相对于地球高速运动的过程中，飞船的人观察飞船是不运动的，而地球是高速运动的，所以飞船上的时钟没有变慢了，正常走时，而地球上的钟变慢了，故D错误。

故选C。

11．A

【详解】

A．经典力学研究的是宏观、低速、弱引力范围，相对论和量子力学分别研究的是高速和微观领域，只是研究的范围不同，并没有否定经典力学理论，故A错误，符合题意；

B．根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B正确，不符合题意；

C．根据狭义相对论的基本假设可知，狭义相对论只适用于惯性参考系，对应非惯性系不适用，故C正确，不符合题意；

D．根据质速公式

m0是静止时的质量， m是物体以速度v运动时的质量，v等于零时，质量最小，故D正确，不符合题意。

故选A。

12．A

【详解】

A．以牛顿运动定律为基础的经典力学，包括万有引力定律，只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界，故A错误，符合题意；

B．开普勒在研究了天文学家第谷的行星观测记录的基础上，发现并提出了行星运动定律，故B正确，不符合题意；

C．牛顿提出万有引力定律，后人利用这一理论发现的海王星，被称为“笔尖下发现的行星”，符合史实，故C正确，不符合题意；

D．卡文迪许在实验室较准确地测出了引力常量G的数值，结合地球的半径和重力加速度能算出地球的质量，所以他说该实验是“称量地球的重量”，故D正确，不符合题意。

本题选错误的故选A。

13．C

【详解】

A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是x射线，选项A错误；

B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的干涉现象，选项B错误；

C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度，选项C正确；

D．考虑相对论尺缩效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆短，选项D错误。

故选C。

14．C

【详解】

牛顿定律的适用范围是宏观物体、低速运动 弱引力，选项C正确，ABD错误。

故选C。

15．B

【详解】

A．地球的第一宇宙速度为，A错误；

B．速率和重力势能都是标量，B正确；

C．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，C错误；

D．经典力学适用于宏观低速运动，D错误。

故选B。

16．BCE

【详解】

AB．根据光速不变原理可知，该电磁波相对地球的速度为光速即为c，故A错误，B正确；

CD．根据多普勒效应可知，当旅行者1号远离观察者时，观察者接收到的旅行者1号所发射的电磁波的频率小于ν，故C正确，D错误；

E．该电磁波用于通信，说明此电磁波的波长较长，则该电磁波传播到地球大气层时，能绕过空气分子和微小尘埃继续传播，故E正确。

故选BCE。

17．ACD

【详解】

A．超声波比人耳听到的声波波长短，而波长越长越容易发生光的衍射，所以人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象，A正确；

B．根据双缝干涉实验中相邻亮（暗）条纹的间距公式

可知，光的频率越高，波长越短，光屏上出现的条纹越窄，所以B错误；

C．梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会产生变化的电磁场，即可向外发射电磁波；所以C正确；

D．狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，所以D正确；

E．火车鸣笛向我们驶来，即波源与观察者相互靠近，我们听到的声音频率比声源振动的频率高，所以E错误。

故选ACD。

18．BD

【详解】

A．开普勒整理第谷的观测数据，发现了行星的三大运动规律，故A错误；

B．“月—地检验”表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种力，故B正确；

C．经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不能适用于接近光速运动的物体，故C错误；

D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，故D正确。

故选BD。