课时测评25 经典力学的成就与局限性 相对论时空观简介-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（教科版）

课时测评25　经典力学的成就与局限性　相对论时空观简介,宇宙的起源和演化 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－7题，每题4分，共28分) 1．为经典力学做出最重要贡献的物理学家是(　　) A．爱因斯坦 B．麦克斯韦 C．居里夫人 D．牛顿 答案：D 解析：牛顿发现了牛顿运动定律以及万有引力定律，为经典力学做出了最重要的贡献，故选D。 2．(2024·四川绵阳高一统考期末)关于经典力学理论，下述说法中正确的是(　　) A．绕氢原子核高速(接近光速)运动的电子，经典力学已不再适用 B．相对论证明了经典力学是错误和过时的 C．经典力学认为时空是相对的 D．经典力学可以预言各种尺度下的运动 答案：A 解析：相对论适用于微观高速粒子的运动，而经典力学适用于宏观低速物体的运动，并没有否定经典力学，B错误；经典力学中，认为时间和空间都是绝对的，C错误；经典力学不适用于微观、高速情况下的运动，A正确，D错误。 3．(多选)假设甲乘客乘坐在接近光速的火车上，乙观察者站在铁轨附近的地面上，甲、乙两人手中各持一把沿火车前进方向放置的米尺。则下列说法正确的是(　　) A．甲看到乙手中尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度要长 B．甲看到乙手中尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度要短 C．乙看到甲手中尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度要长 D．乙看到甲手中尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度要短 答案：BD 解析：在尺子长度方向上接近光速运动的尺子比静止的尺子看起来要短。乙手中的尺子相对于甲接近光速运动，所以甲看到乙手中的尺子的长度比甲看到自己手中的尺子的长度小，故A错误，B正确；甲手中的尺子相对于乙接近光速运动，所以乙看到甲手中的尺子的长度比乙看到自己手中的尺子的长度小，故C错误，D正确。 4．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是(　　) A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c 答案：B 解析：根据相对论知识判断地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m，A错误，B正确；由光速不变原理可知C、D错误。 5．在一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是(　　) A．a钟最快，b、c钟一样慢 B．a钟最慢，b、c钟一样快 C．a钟最快，c钟最慢 D．a钟最慢，c钟最快 答案：C 解析：根据公式τ＝可知，地面上的观察者认为c钟走得最慢，因为它相对观察者的速度最大；b钟比c钟快一些；a钟最快，因为它相对观察者的速度最小，选项C正确。 6．如图所示，假设一根10 cm长的梭镖以接近光速的速度穿过一根10 cm长的静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是(　　) A．静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖 B．静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来 C．静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖 D．如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c 答案：A 解析：根据长度收缩效应可知，梭镖相对于静止的观察者高速运动，则梭镖长度收缩变短，而管子相对于观察者是静止的，则管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，故A正确，B、C错误；如果梭镖和管子都以光速c相向运动，根据光速不变原理可知，二者的相对速度是c，故D错误。 7．(2024·江苏扬州高一统考期中)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10 m。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小于c B．观测到飞船上的时间进程比教室慢 C．测得教室的长度小于10 m D．观察到光同时到达前、后壁 答案：C 解析：根据光速不变原理，不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都等于c；教室相对于飞船向左运动，则光到前壁的路程变短，光先到达前壁，故A、D错误；根据爱因斯坦相对论可知，太空飞船上的观察者认为看到教室中的时钟变慢，即观测到飞船上的时间进程比教室快，教室的长度变短，小于10 m，故B错误，C正确。 8．(6分)(2024·安徽芜湖高一统考期末)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60 s，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60 s“实际”上花了________s。 答案：40 解析：由相对论时空观可得τ＝，其中u＝0.5c，τ0＝60 s，联立解得τ＝40 s，故地面上的人认为它走过这60 s“实际”上花了40 s。 9．(6分)(2024·上海浦东新区华师大附中高一校考期末)如图所示，在未来某年A乘坐速度为0.8c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的B，B的飞行速度为0.6c，A向B发出一束光进行联络，则B观测到该光束的传播速度为______，A观测到该光束的传播速度为______。 答案：c　c 解析：根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理可知，无论在何种惯性系中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。可知B和A观测到该光束的传播速度均为c。 10．(6分)设想在人类的将来实现了星际航行，即将火箭发射到邻近的恒星上去，火箭相对于日心－恒星坐标系的速率为v＝0.8c，火箭中静止放置长度为1.0 m的杆，杆与火箭方向平行，求在日心－恒星坐标系中测得的杆长。 答案：0.6 m 解析：由长度收缩效应知l＝l0，将l0＝1.0 m，u＝v＝0.8c代入解得l＝0.6 m。 11．(7分)π介子是不稳定粒子，在其静止参考系中，它的寿命约为2.55×10-8 s，如果一个π介子相对于实验室的速率为0.6c。c为真空中的光速，其值为3×108 m/s。 (1)在实验室中测得它的寿命是多少？ (2)在其寿命时间内，在实验室中测得它的运动距离是多少？ 答案：(1)3.19×10-8 s　(2)5.74 m 解析：(1)由相对论可知 τ＝＝ s≈3.19×10-8 s。 (2)在实验室中测得它的运动距离是 x＝uτ＝0.6×3×108×3.19×10-8 m≈5.74 m。 12．(7分)如图所示，在地面上M点固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问： (1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？ (2)在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？ 答案：(1)同时　(2)B 解析：(1)因光源离A、B两点等距，光向A、B两点传播速度相等，所以光到达A、B两点所需要的时间相等。即在地面参考系中观测，两接收器同时接收到光信号。 (2)对于火车参考系来说，光源和A、B两接收器都沿BA方向运动，当光源发出的光向A、B传播时，A和B都沿着BA方向运动了一段距离到达A′和B′，如图所示，所以光到达A′的距离更长，到达B′的距离更短，即在火车参考系中观测，B比A先接收到光信号。 学科网（北京）股份有限公司 $