第7章 5 相对论时空观与牛顿力学的局限性-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习课时素养训练word（人教版）

5　相对论时空观与牛顿力学的局限性 一、选择题 1.如图所示,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,则乙观测到该光的传播速度为(　D　) A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c 解析:根据光速不变原理,在一切惯性参考系中测量到的真空中的光速c都一样,而乙所处参考系即为惯性参考系,因此乙观察到的光速为1.0 c,选项D正确。 2.话说有兄弟两个,哥哥乘坐宇宙飞船以接近光的速度离开地球去遨游太空,经过一段时间返回地球,哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多。则该现象的科学解释是(　C　) A.哥哥在太空中发生了基因突变,停止生长了 B.弟弟思念哥哥而加速生长了 C.由相对论可知,物体速度越大,在其上的时间进程就越慢,生理过程也越慢 D.这是神话,科学无法解释 解析:根据相对论的时间延缓效应,当飞船速度接近光速时,时间会变慢,时间延缓效应对生命过程、化学反应等也是成立的。飞船运行的速度越大,时间延缓效应越明显,人体新陈代谢越缓慢。 3.(2021·河南洛阳月考)下列属于爱因斯坦对相对论提出的基本假设的是(　B　) 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都是不相同的 D.相对论认为时间和空间与物体的运动状态有关 解析:爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是相同的;真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的,其他内容均建立在这两条基本假设基础之上。故选B。 4.(多选)下列说法中正确的是(　AC　) A.牛顿力学是以牛顿的三大定律为基础的 B.牛顿力学在任何情况下都适用 C.当物体的速度接近光速时,牛顿力学就不适用了 D.相对论和量子力学的出现,使牛顿力学失去了意义 解析:牛顿运动定律是牛顿力学的基础,A正确;牛顿力学只适用于低速、宏观、弱引力场的范围,B错误,C正确;相对论和量子力学的出现,并没有否定牛顿力学,只是说牛顿力学有一定的适用范围,D错误。 5.(2021·江苏苏州月考)继哥白尼提出太阳中心说、开普勒提出行星运动三大定律后,牛顿站在巨人的肩膀上,创立了牛顿力学,揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律;爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足,又进一步发展了牛顿力学,创立了相对论。这说明(　C　) A.世界无限扩大,人不可能认识世界,只能认识世界的一部分 B.人的认识具有能动性,都能够正确地反映客观世界 C.人对世界的每一个正确认识都有局限性,需要发展和深化 D.每一个认识都可能被后人推翻,人不可能获得正确的认识 解析:发现总是来自认识的过程,爱因斯坦的相对论并没有否定牛顿力学,而是对牛顿力学理论的发展和深化,但也有人正在向爱因斯坦理论挑战。故选C。 二、非选择题 6.来自太阳和宇宙深处的高能粒子流,与高层大气作用产生一种叫作μ子的次级宇宙射线,μ子低速运动时的寿命只有3.0 μs,按常理,μ子不可能穿过高度大于100 km的大气层到达地面,但实际上在地面上可以观测到许多μ子。则根据相对论可以确定:在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)3.0 μs。如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面,观察者认为大气层厚度　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)100 km;如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面,观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)c。  解析:μ子低速运动时的寿命只有3.0 μs,根据时间延缓效应知,在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命大于3.0 μs;根据长度收缩效应得,如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面,观察者认为大气层厚度小于100 km;根据光速不变原理得,如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面,观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速等于c。 答案:大于　小于　等于 学科网（北京）股份有限公司 $