第7章 第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性-【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第二册五维课堂课时作业（人教版）

第七章万有引力与宇宙航行 物 课时 第五节 相对论 理作业 [合格考练] 1.下列说法中正确的是 A.经典力学适用于任何情况下的任何 物体 B.狭义相对论否定了经典力学 C.量子力学能够描述微观粒子运动的 规律性 D.万有引力定律也适用于强相互作 用力 2.一艘太空飞船静止时的长度为30m,它 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30m B.地球上的观测者测得该飞船的长度 小于30m 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( 3.下列说法正确的是 A.洲际导弹的速度有时可达到6000 m/s,这一速度属于相对论中的高速 B.经典力学不适用于高速运动的物体， 但适用于微观世界 C.对于宏观物体的低速运动问题，相对 论、量子力学与经典力学是一致的 D.质量是物体的固有属性，任何时候都 不会变 4.(多选)以下说法正确的是 ( A.经典力学理论普遍适用，大到天体， 小到微观粒子均适用 B.经典力学理论具有一定的局限性 C.在经典力学中，物体的质量不随运动 状态改变而改变 D.相对论和量子力学否定了经典力学理论 5.对于时空观的认识，下列说法正确的是 A.相对论给出了物体在低速运动时所 遵循的规律 B.相对论具有普遍性，经典物理学为它 在低速运动时的特例 ·3 课时作业乡 时空观与牛顿力学的局限性 间 纠错空间 C.相对论的出现使经典物理学在自己 的适用范围内不再继续发挥作用 D.经典物理学建立在实验的基础上，它 的结论又受到无数次实验的检验，因 此在任何情况下都适用 6.(多选)在地面附近有一高速飞过的火 箭，关于地面上的人和火箭中的人观察 到的现象中正确的是 () A.地面上的人观察到火箭变短了，火箭 上的时间进程变快了 B.地面上的人观察到火箭变短了，火箭 上的时间进程变慢了 C.火箭上的人观察到火箭的长度和时 间进程均无变化 D.火箭上的人看地面上的物体长度变 短，时间进程变慢了 [等级考练] 方法总结 7.(多选)经典力学规律适用于下列运动 的是 ( A.子弹的飞行 B.飞船绕地球的运行 C.列车的运行 D.粒子接近光速的运动 8.关于经典力学，下列说法正确的是 A.仅适用于微观粒子的运动 B.适用于宏观物体的低速运动 C.经典力学中，物体的质量与其运动速 度有关 D.经典力学中，物体的长度与其运动速 度有关 9.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v(v接近 光速c).地面上的人测得它们相距为 L,则飞船A上的人测得两飞船间的距 离 (选填“大于”“等于”或“小 于”)L.当B向A发出一光信号，飞船A 上的人测得该信号的速度为 飞船B 飞船A 物理 空 物课时 间 章未易错点 纠错空间 理作业 易错防范练 [易错点一]混淆万有引力与重力 ◆[易错防范] 万有引力和重力关系的处理方法 (1)地面附近的物体：由于地球自转角速度 很小，物体转动需要的向心力很小， 般情况下，认为重力约等于万有引力， Mm mg=G R2 (2)离地面h高度处的物体：离地面h高度 处的物体也受地球自转的影响，同地面 附近的物体一样，一般情况下，认为重 方法总结 力约等于万有引力，mg=GMm (R+h)2 (3)地球的卫星：对于地球的卫星，不受地 球自转影响，所受重力等于万有引力， 即mg=G(,是卫星的轨道半径)， (4)求比例关系时，可先写出一般表达式，找 出相关量间的正比或反比关系等.由g 会月g总然后再求比位，此比例解法 使题目解起来更简捷， ◆[纠错训练] 1.如图所示，P、Q为质量 相同的两质点，分别置 于地球表面的不同纬 度上，如果把地球看成 一个均匀球体，P、Q两 质点随地球自转做匀速圆周运动，则下 列说法正确的是 ·34 必修第二册 突破（三） A.P、Q做圆周运动的向心力大小相等 B.P、Q所受地球引力大小相等 C.P、Q做圆周运动的线速度大小相等 D.P所受地球引力大于Q所受地球 引力 2.2018年5月21日，嫦娥四号中继星“鹊 桥”号成功发射，为嫦娥四号的着陆器 和月球车提供地月中继通信支持.当 “鹊桥”号在高空某处所受的引力为它在 地面某处所受引力的一半，则“鹊桥”号离 地面的高度与地球半径之比为 () A.(W2+1):1 B.(W2-1):1 C.√2：1 D.1:2 [易错点二]不会天体质量和密度的计算 ◆[易错防范] 天体质量和密度的计算 :使用方法已知量 利用公式 表达式 备注 r、T GMm=mr 4π2 T M=ir'ri GT 只能 :质利用运行 r、v M=r 得到 r G 中心 天体 G 天体 的 r2 r t、T M- 的质 计 G -mr 4π2 r2 算 T 是 利用天体 表面重力 GMm g、R mg=R2 M-gR2 G 加速度 利用 近地 3xr3 卫星 4π2 密利用运行 r2 mr P-ATR T? 只需 r、T、R 当r=R时 度 天体 4 测出 :M=p·xR 3π 的 P-GT2 其运 计 行周 算 期 利用天体 Ig-GMm 2 表面重力 g、R 3g 4 P-AxGR 加速度 M=p·3xR参考答案 第二定律得GMm=m M 解得vr 因为行星的质量M是地球质量M的6倍，半径R'是地 球半径R的1.5倍， GM 故V GM =2 MR' NR 即v'=2u=2X8km/s=16km/s,A正确.] 8.AB[同步卫星与地球同步做匀速圆周运动，则由线速 度定义可得：0=2型=2rR+心=a(R+):由于地球 T 2π 的引力提供向心力，让同步卫星做匀速圆周运动，则有： GMm 不三m尼：解之得：；当忽略地球自 转时，由黄金代换式：g=G, g R,可得：0=R√R千，由于 本题没有说明是否忽略地球自转，故A、B正确，C、D 错误.] 9,解析：(1)对地面上的物体mg=GR 、Mmm R 解得：M=g云· (2)设卫星的线速度为U,卫星受到的合外力等于万有 引力： GMm 2R)=m2R' gRo 解得u2 答案：(1) G (2λ2 Ro 10.解析：设地球的半径为R,则“中星6C”卫星的轨道半径 为7R.设地球的第一宇宙速度为①，则有： 6=m爱 ① 设“中星6C”卫星的运行速度为，则有： G Mm (7R=m7示 ② 解①②得：2：=1：√7. 答案：1：√7 第五节相对论时空观与牛顿力学的局限性 1.C[经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，A错 误.狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下， 相对论的结论与经典力学没有区别，B错误，量子力学正 确地描述了微观粒子运动的规律，C正确.万有引力定律 只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适 用.的，D错误.故选C.] ·6 课时作业马 2.B[飞船上的观测者测得飞船的长度不变，仍为30m, 由1=√1-（巴）<1，可知，地球上的观渊者测得该 飞船的长度小于30m,A错，B对；由光速不变原理可知 CD错误.] 3.C 4.BC[经典力学理论具有一定的局限性，它只适用于低 速、宏观物体的运动，选项A错误，B正确，在经典力学 中，物体的质量不随运动状态的改变而改变，即物体的 质量和物体运动的速度无关，选项C正确：相对论和量 子力学并没有否定过去的科学，而是认为经典力学理论 是在一定条件下的特殊情形，选项D错误.] 5.B「相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律，经 典物理学为它在低速运动时的特例，在自己的适用范围 内还将继续发挥作用.经典物理学有简捷的优势.因此 A、C、D错误，B正确.] 6,BCD[因为1=l√1-(）和= △r 云，可 -()】 知1<L,,△t>△x.一个相对地面做高速运动的惯性系中 发生的物理过程，在地面上的人看来，火箭的长度变短 了，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时 间变长了，惯性系速度越大，观察到的火箭的长度越短， 所经历的过程时间越长，火箭上的人观察到火箭的长度 和时间进程均无变化.同样，火箭上的人看地面上的物 体长度也是变短，时间进程变慢了，选项B、C、D正确.] 7.ABC「经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的 飞行、飞船绕地球的运行、列车的运动，经典力学能适 用，故A、B、C正确；对于微观、高速的情形经典力学不适 用，故D错误.门 8.B[经典力学适用条件为宏观、低速，对微观、高速运动 不再适用，故A错误，B正确.在相对论力学中，物体的 质量、长度与其运动速度有关，经典力学中，物体的质 量、长度与其运动速度无关，故C、D错误.故选B.] 9.解析：狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原 理，因此飞船A上的人测得信号的速度仍等于c(或光 速)，以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B 相对A是静止的，没有尺缩效应现象，则飞船A上的人 测得两飞船距离应大于L 答案：大于c(或光速) 章未易错点突破（三） 纠错训练 1.B[P、Q两点的角速度相同，做圆周运动的半径不同， 根据F而=rw可知向心力大小不相等，A错误；P、Q 两质点距离地心的距离相等，根据下=GMm知，两质点 R2 受到的地球引力大小相等，故B正确、D错误；P、Q两质 点角速度大小相等，做圆周运动的半径不同，根据=rw 可知线速度大小不同，故C错误.]