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随堂练习题

这是一份人教版 (2019)必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性随堂练习题，共5页。试卷主要包含了关于经典力学，下列说法错误的是等内容，欢迎下载使用。

A组·水平过关
1．(2023年广州荔湾期末)经典力学只适用于“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．地球表面上的物质世界
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
【答案】D 【解析】根据中学物理中的规定，微观世界通常是指分子、原子等粒子层面的物质世界，而除微观世界以外的物质世界被称为宏观世界．故A、B、C错误，D正确．
2．(多选)(2023年惠州质检)下列运动中，能用牛顿力学规律描述的是( )
A．小孩用力抛出的石块在空中的运动
B．“和谐号”从深圳向广州飞驰
C．人造卫星绕地球运动
D．粒子接近光速运动
【答案】ABC 【解析】小孩用力抛出的石块在空中的运动，属于低速、宏观领域，能用牛顿力学规律描述，故A正确；“和谐号”从深圳向广州飞驰，属于低速、宏观领域，能用牛顿力学规律描述，故B正确；人造卫星绕地球运动，属于低速、宏观领域，能用牛顿力学规律描述，故C正确；粒子接近光速运动，属于微观、高速领域，不能用牛顿力学描述，故D错误．
3．(多选)牛顿的经典力学能很好地解释下列现象中的( )
A．高速公路上行驶的汽车
B．空气中下落的雨滴
C．原子核外电子绕核的转动
D．空气中飘浮的肥皂泡
【答案】ABD 【解析】经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界．高速公路上行驶的汽车、空气中下落的雨滴、空气中飘浮的肥皂泡都属于宏观、低速范畴，经典力学适用；原子核外电子绕核的转动属于微观现象，经典力学不适用．
4．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面的速度均为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )
A．c＋v，c－vB．c，c
C．c－v，c＋vD．无法确定
【答案】B 【解析】根据光速不变原理，B正确．
5．(2023年中山二中月考)在高速行进的火车车厢中点位置的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两只小鸡在车厢前端出生．则( )
A．在火车上的人看来，一只小猫先出生
B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生
C．在地面上的人看来，一只小猫先出生
D．在地面上的人看来，两只小鸡先出生
【答案】C 【解析】火车中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前后两壁，则在火车上的人看来，小猫和小鸡同时出生，故A、B错误；地面上的人认为，地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些，故在地面上的人看来，一只小猫先出生，故C正确，D错误．
6．关于经典力学，下列说法错误的是( )
A．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定
B．经典力学可看作相对论、量子力学在一定条件下的特殊情形
C．经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用
D．经典力学对高速运动的微观粒子不适用
【答案】A 【解析】相对论、量子力学的提出，没有否定经典力学，只是完善了力学；经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学，选A．
7．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是( )
A B C D
【答案】C 【解析】根据相对论的尺缩效应，可知沿速度方向(即x方向)的长度变短了，而垂直于速度方向(即y方向)的长度不变，故C正确．
8．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vbA．aB．b
C．cD．无法确定
【答案】C 【解析】根据公式Δt＝ eq \f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v,c)))\s\up12(2)))可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由vc>vb>va，知c钟走得最慢．
9．带电π介子静止时的平均寿命是2.6×10-8s，某加速器射出的带电π介子的速率是2.4×108 m/s.试求：
(1)在实验室中测得该粒子的平均寿命是________．
(2)上述π介子的速率衰变前在实验室中通过的平均距离为________．
解：(1)由τ＝ eq \f(t0,\r(1－\f(v2,c2)))，得π介子的平均寿命是τ＝ eq \f(2.6×10-8,\r(1－\f((2.4×108)2,(3.0×108)2))) s≈4.33×10-8 s.
(2)π介子衰变前在实验室中通过的平均距离s＝τ·v＝4.33×10-8s×2.4×108 m/s＝10.4 m．B组·能力提升
10．(多选)(2023年深圳华侨中学月考)如图所示，地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁，乙观察者乘坐速度为v(接近光速)的火箭沿AB方向飞行，两观察者身边各有一个事先在地面校准了的相同的时钟，下列对相关现象的描述中，正确的是( )
A．甲测得的光速为c，乙测得的光速为c－v
B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了
C．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为B先接收到闪光
【答案】CD 【解析】根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲、乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c，故A错误；根据钟慢效应——运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走得越慢，接近光速时，钟就几乎停止了，甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变慢了，故B错误；根据尺缩效应——在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，可知甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离，故C正确；当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，对乙而言，则乙认为B先接收到闪光，故D正确．
11．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球．下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
【答案】B 【解析】飞船上的观察者相对飞船是静止的，测得飞船长度为静止长度30 m，A错误；地球上的观察者相对飞船的速度为0.6c，测得飞船的长度l＝l0 eq \r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v,c)))\s\up12(2))＝0.8l0＝24 m，B正确；由光速不变原理知光信号的速度与参考系无关，C、D错误．
12．如图所示，车厢长为L，正以速度v(v很大)匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从车厢中点以相同的速度v0分别向前、后两个方向匀速运动(相对于车厢).则：
(1)在车厢内的观察者看来，小球________(填“能”或“不能”)同时到达两壁．
(2)在地面上的观察者看来，小球________(填“能”或“不能”)同时到达两壁．
【答案】(1)能 (2)不能
【解析】在车上的观察者看来，A球所用时间为tA＝ eq \f(\f(L,2),v0)＝ eq \f(L,2v0)，B球所用时间为tB＝ eq \f(\f(L,2),v0)＝ eq \f(L,2v0)，因此两球同时到达两壁．而在地面上的观察者看来，球A先到达后壁．因为地面观察者认为球A向后位移小，而速度大小相同，所以，向后运动的球A需要较短的时间到达后壁．