课时分层检测(17)相对论时空观与牛顿力学的局限性-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第二册同步辅导与测试(人教版)

-L,解得n子L=气L,报据0=or,周为角建成相等，所以 有器一分-号，放A.C正确，D错送：根据万有引力捉候向心 力，有Gm0=m答n=m:斧，解得Gm:T=n, 4π2 4π2 「2 GmT=4rrL,联立解得T=2m√Gm十m,故B错误.] 10,BC[双星系统间的万有引力提供向心力，对A星：GmA 4π2 4π2 、mA4rA,对B星：GA=g产，其中A十B=d,可得 d2 d 周期T=2x√Gm十m),总质量不交，则周潮不交，选项A 错误B正疏：根据上式mmdA件d,周期不 变，所以角速度不变，增大，所以rA增大，A=rA,A星的线 速度将增大，同理可知B星的线速度将减小，所以C正确，D 错误.] 11.解析(1)设登月器和航天器在半径为3R的图轨道上运行时的 周期为T,因其绕月球做圈周运动，所以满足 -n(等)· 同时，月球表西的物体所受重力和引力的关系满足GMm R2 =m心g月 联立以上两式得T=6√g月 /3R (2)设登月器在小椭图轨道运行的周期是T1,航天器在大椭圈轨 道运行的周期是T, T 依题意，对登月器有)2心了 解得T1=25T 9 对航天器有， T22 3R)=4R) 解得T,=8ET 9 为使登月器沿原椭圆轨道返回到分离点A与航天器实现对接， 登月器可以在月球表面逗留的时间1应满足 t=nT2-T1(n=1,2,3…), 故t=⑧3 9T26T=44n②u=1,2,3 9 答案(1)6元√g月 3R (2)4π(4n-√2) （n=12,3…) Vg月 12.C[由几何关系知，每颗星球微圆周运动的半径，=L,故A 错误：任意两个星球之间的万有引力为F=Gm”,一颗星球受到 L 的合力F=F,合力提供它们的向心力，有5G婴=ma,解得 a=5Gm,与三颗星球的质量m成正比，故B错误：合力提供它 L 行的句心力，有后严=m兰，解释=√严故C正确：合力 提候它们的向心力，有m=m答r,故T=2√3 4π2 L? ,故D 错误.] 13.解析(1)两星做圆周运动时的向心力由万有引力提供， GMAIE-MATA 4π2 L2 G严=mB 4π2 可得4=m rB mA 又因为L=rA十rB mBL,rB一mA十mB 解得rA一mA十mB 4π (2)由G42=mAT914和 mB一L两式联立解得 mA十mB T=√G干m)2√Gma+m) 4πL L 21 （3)楼据Am,且总质量(m十m)不支，加m变大， ”A变大 L 根据T=2π ,知周期不变」 G(mA十mB) 答案 (1) m4十mB mA十m (2)2r√G(mA+mB） (3)半径变大 周期不变 课时分层检测（十七） 1C「列车上观察者以列车为参考系，铁塔A、B、C按CA方向以接 近光速运动，根据光速不变原理，铁塔B发出的闪光向A和C均 以光速c传，而A是远离光线运动，C是向着光线运动，在列车 上的观察者看来，光传播到A的距离长一些，传播到C的距离短 些，所以光线先传播到C,即铁塔C先被照亮，选项C正确.] 2.A[根据狭义相对论可知，飞船相对该考生以0.3c的速度匀速 飞过时，飞船上的观察者认为该考生考完这场考试所用的时间1 t。,即飞船上的观察者认为该考生考完这场考试 所用的时间大于100分钟，选项A正确.] 3.B[由l= 1一(”)知，A错误，B正确：由相对论时空观的 基本假设知光信号的速度都等于:CD错误.] 4,BC「根据狭义相对论的假设，真空中的光速相对于不同的惯性 参考系是相同的，即在任何地方的光速都是,则B、C正确，A、D 错误， 5.B [这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，但是人类对客观 世界的认识是无止境的，不是人类对客观世界的最终反映，A错 误：这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，证实了理论的合 理性，B正确：这些预言的理论计算与实验结果都能吻合，但是都 有一定的使用条件，不是绝对的真理，C错误：水星轨道近日点的 进动，太阳引起的光线偏折，光波的重力红移，与牛顿引力理论使 用价值各有千秋，没法比较，D错误 6.解析因为长度收缩只发生在运动的方向上，在垂直于运动方向 上的长度不发生这种效应，故飞船的高度仍为10m,设测得飞船 2 的长度为，由长度收缩效应知=0√1 =100× /1-0.60c)2 c? m=80m 答案10m 80m 7,A[根据狭义相对论的尺缩效应，如果梭镖相对于观察者运动， 那么梭综收缩变短，而管子长度不变，因此在某个位置，管子能完 全遮住梭镖，选项A正确，B、C错误；由光速不变原理可知，物体 的速度不会超过光速，故D错误.] 8.AC「本题考查的是对经典时空观的理解，经典时空观是绝对时空 观，时间和空间都是绝对的，在任何参考系中测量同一个物体，都具 有相同的长度，A正确：任何事物所经历的时间，在不同的参考系中 测量都是相同的，C正确：B、D是狭义相对论的内容，B、D错误， 9.D[根据长度收缩效应有L=L ,得观察者测得火 /1.5×10° 箭的长度为L=30× 3×108 m≈26m,故D正确 A,B、C错误.] 10. [牛顿力学完全适用于宏观低速运动的物体，A正确：牛顿力 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，B错误：在微观高速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，就否定了牛顿力学，牛顿 力学仍然是正确的，不会过时也不会失去价值，C、D错误，」 11,解析(1)粒子运动时，在和粒子相对静止的参考系中，粒子的 考命仍为t=2.56X1085,而此时实验室中观测到的寿命t应 比x大，满足x 2.56×10 s=5.87×10-8s √1-0.9 c (2)平均距离d=x'=0.9×3×10°×5.87×10-8m=15.85m 答案(1)5.87×10-8s (2)15.85m 课时分层检测（十八） 1.B [根据功的概念及做功的两个因素可知，只有同时满足受力及 在力的方向上有位移两个条件时，力对物体才做功，A、C、D做功， B没有做功，选项B正确，] 2.A[A选项中，力F做功为W=Fx:B选项中，力F做功为W= Fxc0s30°= 5Fz:C选项中，力F做功为W=Fxc0s30 5Fz:D选项中，力F做功为W=Fzcos60= 工Fx,故力F做 2 功最大的是选项A.] 3.C[棒对桌面的摩擦力和桌面对棒的摩擦力为作用力和反作用 力，大小相等，方向相反，从A运动到B的过程中，棒受到的摩擦 7班级 姓名 得分 课时分层检测（十七） 相对论时空观与牛顿力学的局限性 A.该星球上的人看到的光源信号的速度 基础达标练 为1.5c 1.如图所示，沿平直铁路有间距相等的三座铁： B.该星球上的人看到的光源信号的速度为c 塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接； C.地球上的人看到的光源信号的速度为c 近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车 D.飞船正后方的某星球上的人看到的光源 上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺： 信号的速度为0.5c 序是 );5.爱因斯坦建立了广义相对论，并根据这一理 论推导得出三个著名的预言：水星轨道近日 点的进动；太阳引起的光线偏折；光波的重 力红移.经过科学实验的检验，最终证实这 些预言的理论计算与实验结果都能吻合.这 说明广义相对论 () A.同时被照亮 B.A先被照亮 A.是人类对客观世界的最终反映 C.C先被照亮 D.无法判断 B.被观察结果证实了理论的合理性 2.某考生现在正在完成100分钟的期末物理： C.是客观事实检验过的绝对真理 考试，假设一艘飞船相对该考生以0.3c的速 D.比牛顿引力理论更具实用价值 度匀速飞过(c为真空中的光速)，则飞船上：6.在一个飞船上测得船的长度为100m,高度 的观察者根据相对论认为该考生考完这场： 为10m,当飞船以0.60c的速度从你身边经 考试所用时间 ( 过时，按你的测量，飞船的高度和长度各为 A.大于100分钟 B.等于100分钟 多少？ C.小于100分钟 D.不能确定 3.一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c 4.（多选)随着科学技术的发展，人类遨游太空 的梦想终究会实现.如果某飞船在以0.5c的 速度飞行靠近某一星球时，发出一光源信号 提示该星球上的人.假设所有的星球均相对 静止，c为光在真空中的速度，则下列说法正 确的是 160 班级 姓名 得分 …0 能力提升练 …0 创新应用练 0 7.如图所示，假设一根10cm长的梭镖以接近光：11.研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定 速穿过一根10cm长静止的管子，它们的长度 的基本粒子，称为介子，质量约为电子质量 都是在静止状态下测量的.以下叙述中最好地： 的273倍，它带有一个电子电荷量的正电 描述了梭镖穿过管子情况的是 ( 荷或负电荷，称为π十或π，若参考系中 π士介子处于静止，它们的平均寿命为x= 20☑ 2.56×10-8s,设π±介子以0.9c的速率运 A.静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在 动，求： 某个位置，管子能完全遮住梭镖 (1)在实验室参考系中观测到的该粒子的 B.静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个： 平均寿命； 位置，梭镖从管子的两端伸出来 (2)在实验室参考系中观测到该粒子运动 C.静止的观察者看到两者的收缩量相等，因 的平均距离. 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 8.(多选)下列叙述中，属于经典时空观内容 的是 A.在任何参考系中测量同一个物体，都具有 相同的长度 B.光速是自然界中的极限速度，任何事物的： 速度不能超过光速 C.任何事物所经历的时间，在不同的参考系 中测量都是相同的 D.同时是相对的 9.一枚静止时长度为30m的火箭以1.5×108 m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速 为3×108m/s,观察者测得火箭的长度约为 ( A.30m B.15m C.34m D.26m 10.美国科学家宣布，他们探测到引力波的存 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 围内弥补了牛顿力学的局限性.关于牛顿： 力学，下列说法正确的是 ( A.牛顿力学完全适用于宏观低速物体 B.牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适 用的 C.随着物理学的发展，牛顿力学逐渐成为： 过时的理论 D.由于相对论、量子论的提出，牛顿力学已 经失去了它的应有价值 161