人教版高中物理必修二同步练习：7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性
试卷更新日期：2024-02-02 类型：同步测试
一、选择题
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1. 如图所示，假设一列火车沿水平轨道接近光速匀速行驶，车厢正中央的光源S发出了一个闪光，车上的人甲和车旁边的人乙进行观察，则（ ）
A、甲认为闪光先到达车厢的后壁 B、甲认为闪光先到达车厢的前壁 C、乙认为闪光先到达车厢的后壁 D、乙认为闪光先到达车厢的前壁2. 如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（ ）
A、同时被照亮 B、A先被照亮 C、C先被照亮 D、无法判断3. 爱因斯坦建立了广义相对论，并根据这一理论推导得出三个著名的预言：水星轨道近日点的进动；太阳引起的光线偏折；光波的重力红移。经过科学实验的检验，最终证实这些预言的理论计算与实验结果都能吻合。这说明广义相对论（ ）A、是人类对客观世界的最终反映 B、被观察结果证实了理论的合理性 C、是客观事实检验过的绝对真理 D、比牛顿引力理论更具实用价值4. 一代代物理学家们在探究客观世界的过程中，不断发现物理规律，总结研究方法，推动了生产力的发展和人类文明的进步。下列关于物理学史和物理学方法的叙述，正确的是（ ）A、“点电荷”和“电场强度”概念的提出，都应用了比值定义法 B、法国物理学家库仑发现了库仑定律，并通过油滴实验测定了元电荷的电荷量 C、地面上的人观察高速飞行的火箭时，发现火箭里的钟表变慢了 D、海王星是先观测到再计算其位置后被确定的，被称为“笔尖下发现的行星”5. 2021年10月5日，三位科学家因为他们立于科学前沿探索世间奥秘，而共享诺贝尔物理学奖。物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，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，仍能适用于宏观物体的高速运动问题 B、相对论与量子力学的出现否定了经典力学，表示经典力学已失去意义 C、经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础 D、经典力学在现代广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍是普遍适用的6. 如图所示，位于教室中央的光源发出一个闪光，闪光照到了教室的前壁和后壁。教室的长度为10m。 在平行于教室高速运动的太空飞船上的观察者（ ）
A、测得照到前壁的光速度小于c B、观测到飞船上的时间进程比教室快 C、测得教室的长度大于10m D、观察到光先到达后壁7. 500米口径的中国天眼（FAST）是世界上已建成的最大的射电望远镜，可监测脉冲星，探测引力波的存在。而引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块“拼图”。关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法正确的是 （ ）A、牛顿力学适用于研究宏观物体的低速运动 B、由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值 C、高速运动的μ子寿命变长这一现象，既能用相对论时空观解释，又能用经典理论解释 D、不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的8. 如图，惯性参考系S有一直径为d的圆形。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圆形的图像可能是（ ）A、
B、
C、
D、
9. 下列说法中正确的是（ ）A、开普勒提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B、万有引力定律也适用于强相互作用力 C、相对论物理学研究的是物体在低速运动时所遵循规律 D、相对论物理学和量子力学的出现，使牛顿力学失去了意义10. 如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9m，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为c、飞行器中的飞行员认为（ ）
A、教室中的时钟变快 B、教室的长度大于9m C、从光源发出的光先到达教室后壁 D、光源发出的光，向后的速度小于c11. 如图所示，两艘飞船A，B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为 （ 接近光速 ）。地面上测得它们相距为L，根据相对论时空观，则A测得两飞船间的距离（ ）
A、大于L B、等于L C、小于L D、与 无关12. 如图，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-v B、c，c C、c-v，c＋v D、无法确定13. 如下图所示，惯性系S中有一边长为l的立方体，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察该立方体的形状是（ ）A、
B、
C、
D、
二、多项选择题
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14. 下列表述正确的是（ ）
A、机械能可以全部转化成内能，但这个过程是不可逆的 B、农民给土壤松土，是为了使地下的水分快速上升到地面 C、在一列沿平直轨道飞快地匀速行驶的火车车厢中央有一光源发出了一个闪光，则地面上的静止观察者看到：闪光先到达后壁，后到达前壁 D、图示电场是不可能存在的15. 1905年到1915年间，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。下列有关相对论的内容，说法不正确的是（ ）A、狭义相对论的两条基本假设是相对性原理与光速不变原理 B、飞船以的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该星球上的观察者测量到的激光速度为 C、牛顿力学是相对论在宏观、低速（与光速相比）情况下的特例 D、已知子低速运动时的平均寿命时。当它以的速度飞行，若以子为参考系，此时子的平均寿命变长16. 关于经典力学的时空观与相对论的时空观，下列说法正确的是（ ）A、在经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一个参考系中的观察者来说也是同时的 B、在相对论的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件（或物体运动）所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关 C、在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点的距离是绝对的不变的量值，而与参考系的选取无关 D、相对论的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间物体的运动无关 E、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的17. 经典力学有其局限性，相对论已经成为现代科学技术的重要理论基础之一。下列关于经典力学的说法中，正确的是（ ）A、经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场 B、经典力学适用于范围在10-10 m以内的微观粒子运动 C、经典力学认为时间、空间与物质及其运动之间是相互联系的 D、按照经典力学，只要知道初始条件，就可以准确确定体系以往和未来的运动状态18. 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三、非选择题
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19. 如果光速只有 甚至更小，相对论效应会（选填“更显著”还是“更不容易看到”），如果引力常量G增大，牛顿力学的适用范围是（选填“变大”还是“变小”）20. 若在速度为0.5倍光速的飞船上有一只完好的手表走过了60s，根据相对论时空观的时间延缓效应，地面上的人认为它走过这60s“实际”上花了s。21. 按照狭义相对论的观点，在太空中“迎着”光飞行的宇宙飞船上，观察者测得的光速（选填“大于”、“等于”、“小于”，其中为真空中的光速）。22. 在行进的火车车厢中测站台上的两根柱子之间的距离为L1 ， 在站台上测这两根柱子之间的距离为L2 ， 则L1L2（选填“小于”“大于”或“等于”）。23. 如图所示，一列火车以速度v相对地面运动．地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁．若此光源安放在地面上，则火车上的人的测量结果是闪光先到达(选填“前”或“后”)壁；若此光源安放在火车上；则火车上的人的测量结果是闪光先到达(选填“前”或“后”)壁．
24. 如图所示，宇航飞行器以接近光速的速度经过地球．宇航舱内点光源S与前壁M和后壁N距离都是L．某时刻光源S发出一个闪光，宇航舱内仪器观测到M、N同时接收到光信号，则地面观测站观测到闪光（选填“是”或“不是”）同时到达M、N；地面观测站观测到宇航舱前后壁间距离（选填“＞”“＝”或“＜”）2L．