7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步检测-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性 同步检测 一、选择题: 1．假设地面上有一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 2．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光速的传播速度为(　　) A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c 3．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(　　) 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 4.下列关于经典力学的说法正确的是(　　) A．经典力学适用于宏观、低速(远小于光速)运动的物体 B．经典力学适用于微观、高速(接近光速)运动的粒子 C．相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了 D．经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何情况下都适用 5.A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB，在地面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 6.经典力学规律有其局限性．物体以下列哪个速度运动时，经典力学规律不适用(　　) A．2.5×10－5 m/s B．2.5×102 m/s C．3.5×103 m/s D．2.5×108 m/s 7．(多选)下列说法中正确的是(　　) A．经典力学是以牛顿的三大定律为基础的 B．经典力学在任何情况下都适用 C．当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了 D．相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义 8．(多选)下列适用经典力学规律的是(　　) A．自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动 B．发射导弹、人造卫星、宇宙飞船 C．以接近光速飞行的μ子的运动 D．地壳的变动 二、填空题: 9．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. 10.在静止坐标系中的正立方体边长为l0，另一坐标系以相对速度v平行于正立方体的一边运动．问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少？ 参考答案： 1.答案　D解析　取路旁的人为惯性系，车上的人相对于路旁的人高速运动，根据长度收缩效应，人在运动方向上将变窄，但在垂直于运动方向上没有发生变化，故选D. 2.答案　D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，而壮壮所处参考系即为惯性参考系，因此壮壮观察到的光速为1.0c，选项D正确． 3.答案　C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． 4.答案　A 5.答案　B解析　由Δt＝知，地面上的人观察到的结果为：A、B两火箭上的时钟都变慢了．又vA＞vB，则A火箭上的时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此B正确，A、C、D错误． 6.答案　D 7.答案　AC解析　牛顿运动定律是经典力学的基础，A正确；经典力学只适用于低速、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，并没有否定经典力学，只是说经典力学有一定的适用范围，D错误． 8.答案　ABD 9.答案　大于　小于　等于 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. 10.答案　l03 解析　本题中正立方体相对于另一坐标系以速度v运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为l＝l0 测得立方体的体积为V＝l02l＝l03. 学科网（北京）股份有限公司 $