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作业题

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课后作业题，共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．经典力学只适用于微观、高速、弱引力场
B．万有引力常量是牛顿利用扭秤实验测得
C．开普勒借助导师第谷的丰富观测数据计算并提出了开普勒三大定律
D．当外力不足以提供物体做匀速圆周运动的向心力时，物体将做直线运动
2．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是( )
A．经典力学适用于宏观低速运动的物体
B．经典力学只适用于像地球和太阳这样大的宏观物体
C．火车提速后，有关速度问题就不能用经典力学来处理
D．由于经典力学有局限性，所以一切力学问题只能用相对论力学来解决
3．下列描述中正确的是（ ）
A．相对论和量子力学的出现说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，那么经典力学就失去了它的意义
B．交流感应电动机就是利用电磁阻尼的原理工作的
C．地磁场在北半球的上空有垂直于地表向上的磁场分量
D．电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为该电路的内能
4．经典力学有一定的适用范围和局限性,不适合用经典力学描述的是（ ）
A．飞行的子弹
B．绕地球运行的飞船
C．运行的列车
D．接近光速运动的粒子
5．下面关于科学家做的贡献，说法正确的是（ ）
A．开普勒独立观测了行星数据并总结出了开普勒三大定律
B．牛顿通过扭称实验测出了万有引力常量
C．卡文迪许被称为 “第一个称量地球质量的人”
D．爱因斯坦发现了相对论并成功推翻牛顿力学体系
6．从狭义相对论出发，我们可以得到下列哪些结论（ ）
A．同时的绝对性
B．事件的因果关系可以颠倒
C．运动的时钟变快
D．物体质量随速度增大而增大
7．下列相关说法中，正确的是（ ）
A．只要是波，都能发生衍射、干涉和偏振现象
B．火车过桥要慢开，目的是使驱动力的频率远大于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁
C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化电场周围一定可以产生电磁波
D．由爱因斯坦的狭义相对论可知，质量、长度和时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的
8．下列说法正确的是（ ）
A．经典力学取得了巨大的成就，但在描述同步卫星的运动时不适用
B．经典力学可以很好地解释电子、质子和中子等微观粒子的运动规律
C．由哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在膨胀
D．所有的恒星最终都会变成更为神奇的天体——黑洞
二、多选题
9．下列说法正确的是（ ）
A．经典力学能够说明微观粒子的规律性
B．经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体
C．虽然相对论与量子力学的出现对经典力学有冲击，但经典力学仍然有意义
D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍适用
10．以下物理学知识的相关叙述中，正确的是_________
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
B．交警通过发射超声波测量车上是利用了波的多普勒效应
C．变化的电场周围一定产生变化的磁场
D．狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
E．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜
11．物体相对论动能，为物体的静止质量，m为物体的运动质量。利用加速器把一个静止质量为、电荷量为q的粒子，由静止加速到0.6c（c为真空中的光速）时，下列说法正确的是（ ）
A．粒子的质量为1.25B．粒子的电荷量大于q
C．粒子的动能为0.18D．需对粒子做的功为0.25
12．下列说法正确的是（ ）
A．绿光比红光更容易发生全反射
B．电磁波可以与机械波类比，它们的传播都需要介质
C．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
D．变化的磁场一定会产生变化的电场
E．在同一双缝干涉装置中黄光的干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距宽
三、解答题
13．沿铁道排列的两电杆正中央安装一闪光装置，光信号到达一电杆称为事件1，到达另一电杆称为事件2。.从地面上的观察者和运动车厢中的观察者看来，两事件是否是同时事件？
14．有三只完全相同的时钟，钟A放在地面上，钟B、C各放在一艘飞船上，两艘飞船分别以速度和朝同一方向飞行，。在地面上的观察者看来，哪只时钟走得最快？哪只时钟走得最慢？
15．狭义相对论的两个前提为什么叫作假设?两个基本假设又是如何经过实践检验的?
参考答案：
1．C
【详解】A．经典力学适用于宏观低速的模型，A错误。
B．卡文迪许利用扭秤实验测得万有引力常量，B错误。
C．开普勒借助导师第谷的丰富观测数据计算并提出了开普勒三大定律，C正确。
D．当外力不足以提供物体做匀速圆周运动的向心力时，物体将做离心运动，当外力为0时，物体将做匀速直线运动，D错误。
故选C。
2．A
【详解】AB．经典力学适用于宏观低速运动的物体，宏观物体是相对于微观粒子而言的，所以经典力学不仅仅适用于像地球和太阳这样大的宏观物体，还适用于体积较小的一些宏观物体，故A正确，B错误；
C．火车提速后，速度仍远远小于光速，有关速度问题还可以用经典力学来处理，故C错误；
D．经典力学在低速、宏观状态下仍然可以使用，对于高速、微观的情形经典力学不适用．故D错误．
故选：A
3．D
【详解】A．相对论、量子论的提出，没有否定经典力学，经典力学是相对论、量子论在低速、宏观状态的特殊情形，故A错误；
B．交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的，不是电磁阻尼，故B错误；
C．地磁南北极与地理南北极相反，所以北半球的上空有垂直地表向下的磁场分量，故C错误；
D．电流通过纯电阻电路做功时，焦耳定律可知，电能全部转化为该电路的内能，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】子弹的飞行、飞船绕地球的运行及列车的运行都属低速，经典力学能适用．而粒子接近光速运动，则经典力学就不在适用，故D正确，ABC错误．
点睛：经典力学的局限性是宏观物体及低速运动．当达到高速时，经典力学就不在适用．
5．C
【详解】A．开普勒通过研究他的老师第谷的观测的行星数据，总结出了开普勒三大定律，故A错误；
BC．卡文迪许用扭秤测出了引力常量G，被称为第一个“称”出地球质量的人，故C正确，B错误；
D．以牛顿运动定律和万有引力定律为基础的经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，爱因斯坦发现的相对论并没有推翻牛顿力学体系，只是说明牛顿的体系不适用于微观、高速的领域，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A、C、运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢；运动的钟变慢，打破了同时的相对性．故A错误C不正确； B、运动的钟比静止的钟走得慢，但是事件的因果关系不可以颠倒．故B错误；D、质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大，故D正确．故选D．
【点睛】解决本题需要了解1、狭义相对论的两个基本假设：①物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式．这叫做相对性原理．②在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值C．这叫光速不变原理．它告诉我们光（在真空中）的速度c是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度．2、狭义相对论的几个重要的效应：①钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．③质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大．
7．D
【详解】A、只要是波，都能发生衍射、干涉现象，而只有横波才能产生偏振现象．故A错误； B、火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥．故B错误；C、当均匀变化的电场则产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场；均匀变化的电场不能产生电磁波．故C错误；D、由爱因斯坦的狭义相对论可知，质量、长度和时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．故D正确．故选D．
【点睛】只有横波才能产生偏振现象；变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场；当驱动力频率等于固有频率时达到共振，最易损坏桥梁．知道爱因斯坦的相对论的基本内容，从而即可求解．
8．C
【详解】AB．经典力学取得了巨大的成就，适用于宏观、低速的物体，故在描述同步卫星的运动时适用，不能很好地解释电子、质子和中子等微观粒子的运动规律，AB错误；
C．由哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在膨胀，C正确；
D．并不是所有的恒星最终都会变成更为神奇的天体——黑洞，变成黑洞的恒星的质量要足够大才行，D错误。
故选C。
9．BC
【详解】ABD．经典力学适用条件为宏观、低速。对微观、高速运动不再适用，故AD错误；B正确；
C．相对论与量子力学的出现可以补充经典力学的不足，但是不能替代经典力学的地位。故C正确。
故选BC。
10．BDE
【详解】A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故A错误；
B．交警通过发射超声波测量车上是利用了波的多普勒效应，故B正确；
C．变化的电场周围一定产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，故C错误；
D．狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，故D正确；E．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜，故E正确。
故选BDE。
11．AD
【详解】A．加速到0.6c时，粒子的质量为
A正确；
B．根据电荷的相对论不变性可知电荷量不变，B错误；
C．粒子的动能为
C错误；
D．根据动能定理，对粒子做的功为，D正确。
故选AD。
12．ACE
【详解】A．绿光比红光折射率大，根据
折射率大的，临界角小，越容易发生全反射，A正确；
B．电磁波可以在真空中传播，可以在介质中传播，B错误；
C．相对论认为时间、空间都会随物体运动的速度而发生变化，C正确；
D．据麦克斯韦电磁场理论可知：变化的磁场一定会产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，只有非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，D错误；
E．根据
因为黄光的波长比蓝光大，故在同一双缝干涉装置中黄光的干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距宽，E正确。
故选ACE。
13．在地面观察者看来，事件1、2同时发生；在车厢中观察者看来，事件2比事件1先发生
【详解】从地面上的观察者看来，光源在两根电杆的正中央，光信号向两电杆传播的速度相同，因此，光信号同时到达两电杆。
从运动车厢中的观察者看来，运动车厢是个惯性系，地面和电杆都在向左运动(如图)，光信号向两侧传播速度相同(光速不变原理)，在光信号向两侧传播的过程中，地面及两个电杆都向左运动了一段距离，所以光信号先到达电杆2，后到达电杆1。
14．A钟最快，C钟最慢。
【详解】A放在地面上，在地面上的人看来，A钟没有变化；B、C两钟放在两个飞船上，根据爱因斯坦相对论可知，B、C变慢，由于，由
可知，C钟比B钟更慢，所以A钟最快，C钟最慢。
15．见详解
【详解】1905年爱因斯坦提出的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。虽然相对论的两个假设可以由迈克尔逊-莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度，所以狭义相对论仍然叫假设。