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复习练习题

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册

一、选择题（共14题）

1．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是（     ）

A．爱因斯坦创立了“日心说” B．哥白尼提出了“地心说”

C．伽利略发现了行星运动定律 D．牛顿总结出了万有引力定律

2．自古以来，人类就开始孜孜不息地探索自然界的基本运动规律，以下符合史实的是（　　）

A．波兰天文学家哥白尼提出“地心说”

B．牛顿最早提出“日心说”

C．丹麦天文学家第谷提出了太阳系行星运动的三大定律

D．爱因斯坦提出假说：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样

3．对于时空观的认识，下列说法正确的是（       ）

A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律

B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例

C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用

D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用

4．美国科学家2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在。引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了经典力学的局限性。关于经典力学，下列说法正确的是（    ）

A．经典力学完全适用于宏观低速运动

B．经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的

C．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论

D．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值

5．相对论和量子力学的出现使人们认识到经典力学的适用范围是（　　）

A．低速运动；宏观世界 B．低速运动；微观世界

C．高速运动；微观世界 D．高速运动；宏观世界

6．以下说法正确的是（　　）

A．狭义相对论认为，在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的

B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号

C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉是利用涡流

D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理

7．以下哪些属于狭义相对论的基本假设（　　）

A．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小

B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的

D．物体的能量E和其质量m满足E=mc2

8．下列说法符合史实的是（　　）

A．开普勒在牛顿定律的基础上，总结出了行星运动的规律

B．牛顿建立的经典力学可以解决自然界中所有的问题

C．伽利略发现了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量

D．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量

9．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列说法中正确的是

A．牛顿通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因

B．伽利略发现了行星运动的规律

C．卡文迪许通过实验测出了引力常量

D．爱因斯坦相对论的创立表明牛顿运动定律是错误的

10．如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb<vc，则地面的观察者认为走得最慢的钟为（　　）

A．a B．b C．c D．无法确定

11．有关物理学家的说法，符合史实的是（　　）

A．伽利略最早发现行星运动轨道是椭圆

B．牛顿发现万有引力定律，并测定引力常量G的数值

C．卡文迪许是第一次称量地球质量的人

D．开普勒创建狭义相对论与广义相对论

12．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是

A．卡文迪许发现了万有引力定律

B．牛顿通过实验证实了万有引力定律

C．相对论的创立表明经典力学已不再适用

D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域

13．牛顿运动定律适用于（   ）

A．宏观物体的高速运动

B．宏观物体的低速运动

C．微观粒子的高速运动

D．微观粒子的低速运动

14．从牛顿到爱因斯坦，物理学理论发生了跨越式发展．下列叙述中与爱因斯坦相对论的观点不符合的是

A．高速运动中的尺子变长 B．高速运动中的时钟变慢

C．高速运动中的物体质量变大 D．光速是自然界中速度的极限

二、填空题（共4题）

15．狭义相对论说，在任意惯性参考系里，一切力学规律都是相同的(      )

16．甲乘坐速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的乙，乙的飞行速度为0.5c，甲向乙发出一束光进行联络。则乙观测到光速是________（选填“c”“1.4c”或“1.9c”）；地面上的观察者发现甲的手表示数比乙的手表示数变化________（选填“慢了”“快了”或“相同”）。

17．如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光______选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”，同时他观察到车厢的长度比静止时变______选填“长”或“短”了。

18．有不同相对速度的情况下,时钟的频率是不同的,它们之间的关系如图所示．由此可知,当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时,时钟的周期大约为________．在日常生活中,我们无法察觉时钟周期性变化的现象,是因为观察者相对于时钟的运动速度__________________．若在高速运行的飞船上有一只表,从地面上观察,飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________________(选填“快”或“慢”)了．

三、综合题（共4题）

19．以8 km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花了多少时间？

20．半人马星座α星是太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016 m.设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间.若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多长时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多长？

21．假如有一对孪生兄弟和，其中乘坐速度为的火箭飞往大角星（牧夫座），而后又飞回地球．根据在地球上的观测，大角星离地球有36光年远，这次往返飞行经历时间为80年．如果离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当回到地球时，他们的年龄各有多大？

22．微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响。1988年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功。

在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍。试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？

参考答案：

1．D

2．D

3．B

4．A

5．A

6．C

7．B

8．D

9．C

10．C

11．C

12．D

13．B

14．A

15．正确

16．     c     慢了

17．     先到达后壁     短

18．     2.5s     远小于光速c     慢

19．Δt＝(1＋3.6×10－10) min

20．9年   0.4年

21．B为54.9岁；A为100岁

22．1.155 倍