(练习)课后素养落实14 初识相对论 相对论中的神奇时空 探索宇宙的奥秘-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

课后素养落实(十四)　初识相对论　相对论中的神奇时空探索宇宙的奥秘 (建议用时：40分钟) 考点一　相对论的基本原理 1．经过不断的努力，科学家终于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．随着相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值 A　[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，故A正确；经典力学取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍适用的，故B错误；在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，经典力学不会过时也不会失去价值，故C、D错误。] 2．(多选)下列说法中，正确的是(　　) A．在以c的速度竖直向上升空的火箭上向前发出的光，相对于地面的速度一定大于c B．在以c的速度竖直向上升空的火箭上向后发出的光，相对于地面的速度一定小于c C．在以c的速度竖直向上升空的火箭上沿水平方向发出的光，相对于地面的速度为c D．在以c的速度竖直向上升空的火箭上向任意方向发出的光，相对于地面的速度都为c CD　[根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：竖直向上升空的火箭上发出的光相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，故选项C、D正确，选项A、B错误。] 考点二　狭义相对论的两个效应 3．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB。在火箭A上的人观察到的结果正确的是(　　) A．火箭A上的时钟走得最快 B．地面上的时钟走得最快 C．火箭B上的时钟走得最快 D．火箭B上的时钟走得最慢 A　[在火箭A看来，地面和火箭B都高速远离自己，由t＝知，在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B的时钟都变慢了，且vA＞vB，故地面的时钟最慢，故A正确，B、C、D错误。] 4．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是(　　) A．这个人是一个矮胖子 B．这个人是一个瘦高个子 C．这个人矮但不胖 D．这个人瘦但不高 D　[由公式l＝l0可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变，故D正确。] 5．某星际飞船正在遥远的外太空飞行，假如它的速度可以达到0.7c，在地球上观测到其经过8.76×104 h的时间到达某星球，则在飞船上的人看来，其到达此星球需要的时间是(　　) A．8.76×104 h B．6.26×104 h C．12.27×104 h D．16.52×104 h B　[由时间延缓效应公式可得τ0＝τ＝8.76×104× h≈6.26×104 h，故B正确。] 考点三　质能关系和质速关系 6．关于爱因斯坦质能方程，下列说法中正确的是(　　) A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能 B．E＝mc2是物体的核能 C．E＝mc2是物体各种形式能的总和 D．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中，亏损的质量Δm与放出的能量ΔE存在一定关系 D　[爱因斯坦的质能方程E＝mc2，只是说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系。物体的能量增大了，质量也增大；能量减小了，质量也减小。故D正确，A、B、C错误。] 7．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.8，此时质量m与原质量m0的关系为(　　) A．m＝m0 B．m＝0.5m0 C．m＝1.155m0 D．m＝ D　[由于电子的速度接近光速，所以质量变化明显，根据爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系，m＝得m＝＝，故D正确。] 考点四　探索宇宙奥秘 8．(多选)2017年6月16日，来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光，射向青海德令哈站与千公里外的云南丽江高美古站，首次实现人类历史上第一次距离达“千公里级”的量子密钥分发。下列说法正确的是(　　) A．牛顿力学适用于描述“墨子号”绕地球运动的规律 B．牛顿力学适用于描述光子的运动规律 C．量子力学可以描述“墨子号”发出的“两道红光”的运动规律 D．量子力学的发现说明牛顿力学已失去了实用价值 AC　[牛顿力学可以用来描述物体的宏观低速运动，故牛顿力学适用于描述“墨子号”绕地球运动的规律，故A正确；对于运动速度接近光速的物体的运动，不适合用牛顿力学来描述，故B错误；量子力学可以描述“墨子号”发出的“两道红光”的运动规律，因为红光运动速度为光速，所以需考虑相对论效应，使用量子力学描述，故C正确；量子力学和牛顿