高中人教版 (2019)第七章 万有引力与宇宙航行5 相对论时空观与牛顿力学的局限性同步训练题

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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6（含解析）  1．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2．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”3．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4．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5．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6．下列情况不适用于经典力学的是（　　）A．宏观 B．低速 C．弱引力 D．高速7．下列关于牛顿经典力学和爱因斯坦相对论中说法正确的是（　　）A．不论宏观物体，还是微观粒子，经典力学和相对论都适用B．爱因斯坦相对论无论是宏观低速还是微观高速运动的物体都适用C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是不一致的D．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论8．与相对论有关的问题，下列说法正确的是（    ）A．火箭内有一时钟，当火箭高速运动后，此火箭内观察者发现时钟变慢了B．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的C．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度要长些D．高速运动物体的质量会变小9．一列火车以接近光速的速度从我们身边飞驰而过，我们会感到车厢、车窗变短了，而车厢、车窗的高度没有变化，那么车厢内的人看到的路旁的电线杆间距将会（    ）A．变窄 B．变宽 C．不变 D．都有可能 10．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+uB．该电磁波相对地球的速度为cC．地球上接收到的旅行者1号所发射的电磁波的频率小于νD．地球上接收到的旅行者1号所发射的电磁波的频率等于νE.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11．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12．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13．以下说法正确的是（　　）A．相对论与量子力学并没有否定经典力学理论B．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变的C．经典时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别14．下列说法正确的是（　　）A．太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域B．两列机械波在同一介质中相遇，波长相同一定能获得稳定的干涉图案C．狭义相对论的第一个基本假设：力学规律在任何惯性系中都是相同的D．分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较宽E.电视机显像管里的电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控制15．下列说法中正确的有    A．一切波都能发生衍射现象B．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置C．X射线的波长比紫外线和γ射线更短D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短16．一个物体静止时质量为，能量为；速度为时，质量为，能量为，动能为，下列说法正确的是（    ）A．物体速度为时的能量B．物体速度为时的动能C．物体速度为时的动能D．物体速度为时的动能  17．如图所示，一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，并保持与地球上观测站R的正常联系，设宇航员每隔t0时间与地球联系一次，发送频率为f0的电磁波，在地球上观测者看来，宇航员连续两次发送联系信号的时间间隔t___t0(选填“等于”或“不等于”)；地面观测站接收到该电磁波频率f ____f0（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 18．地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，它的质量增大到静止质量的多少倍？如果物体的速度达到0.8c（c为真空中的光速）它的质量增大到静止质量的多少倍？
参考答案1．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。2．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。3．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。4．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。5．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。6．D【分析】考查经曲力学的适用范围。【详解】ABD．经典力学，对于宏观低速运动的物体都适用，而对于微观高速运动的物体，不适用，因此D不适用，AB适用；C．万有引力是弱引力．从爱因斯坦理论可知，引力趋于无穷大发生在半径接近引力半径时，当天体的实际半径接近引力半径时，天体间的引力很强，由爱因斯坦理论和牛顿引力理论计算出的力的差异非常大，此时牛顿引力理论不再适用，只有在天体的实际半径远大于它们的引力半径时，也就是在弱引力的情况下，由爱因斯坦理论和牛顿引力理论计算出的力的差异才很小，经典力学才是适用的，因此C适用经典力学。故选D。7．B【详解】AB．经典力学只适用宏观世界，低速运动。相对论在任何情况都适用，故A错误，B正确；C．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和牛顿力学的结论是一致的，故C错误；D．经典力学有其自身的局限性和适用范围，但对于低速宏观物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它适用范围内大放异彩，故D错误。故选B。8．B【详解】A．当火箭高速运动后，火箭内观察者相对于时钟的速度仍然是0，所以发现时钟的快慢不变，故选项A错误；B．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的，故选项B正确；C．根据尺缩效应，沿尺子长度方向运动的尺子长度比静止的尺子长度短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，故选项C错误；D．高速运动物体的质量是会变大的，所以牛顿运动定律不适合高速运动的物体，故选项D错误。故选B。9．A【详解】火车相对地面向前飞驰，如果以火车为参考系，地面向后飞驰，地面上的两电线杆的间距变窄，选项A正确，BCD错误。故选A。10．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。11．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。12．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。13．AC【详解】A．相对论与量子力学并没有否定经典力学理论，选项A正确；B．在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的，选项B错误；C．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，选项C正确；D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，故经典力学是适用的，选项D错误。故选AC。14．ABE【详解】A．太阳辐射的能量大部分集中在可见光及附近的区域，故A正确；B．两列机械波在同一介质中传播速度相同，波长相同则频率相同，则一定能获得稳定的干涉图案，故B正确；C．狭义相对论的第一个基本假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故Ｃ错误；D．由于紫光的波长比绿光的短，则用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，绿光的中央亮纹较宽，故D错误；E．图像信号越强，电视机显像管里的电子枪发射电子束越强，故E正确。故选ABE。15．AD【详解】A．衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射现象，选项A正确；B．雷达所用的微波属于电磁波，不是声波，故B错误；C．电磁波按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，故C错误；D．根据狭义相对论，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短，选项D正确。故选AD。16．AD【详解】由爱因斯坦的质能方程得 E0=m0c2；E=mc2．E=mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体速度为v时的能量E=mc2；在经典物理学中，速度为v时物体的动能Ek=m0v2，而这只是在v＜＜c时的近似；在相对论中物体的动能Ek=E-E0=mc2-m0c2=（m-m0）c2；故选AD。易知AD正确，BC错误。17．不等于    大于    【详解】[1]根据时间相对性原理可得因为v小于c，故t不等于t0；[2]根据多普勒原理，可知当一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，即波源靠近地球，故地面观测站接收到该电磁波频率f大于f0。18．倍，1.6666667倍【详解】根据狭义相对论的质量公式，地球以的速度绕太阳公转时，它的质量为即增大到静止质量的1.00000005倍，物体速度达到0.8c时，它的质量为即增大到静止质量的1.6666667倍。