1、牛顿力学的成就与局限性相对论时空观(15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)1.下列说法正确的是()A.由于相对论、量子论的提出,经典力学已经失去了它的意义B.经典力学在今天广泛应用,它的正确性无可怀疑,仍可普遍适用C.在经典力学中,物体的质量随运动状态而改变D.狭义相对论认为,质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关【解析】选D。相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用,故A、B错误;在经典力学中,物体的质量不会随运动状态而改变,故C错误;狭义相对论认为,质量、长度、时间的测
2、量结果都与物体运动状态有关,故D正确。2.(2020佛山高一检测)以下说法中正确的是()A.质量是物体固有的属性,其大小与物体运动的速度无关B.只有当物体运动的速度远小于光速时,可以认为质量不变C.经典力学不适用于微观粒子,所以经典力学是错误的D.牛顿运动定律不能适用于处在高速公路上高速运动的汽车的运动情况【解析】选B。经典力学中,质量是物体固有的属性,其大小与物体运动的速度无关,但根据狭义相对论,当物体运动的速度接近光速时,物体的质量会明显增大,故A错误;狭义相对论告诉我们:只有当物体运动的速度远小于光速时,才可以认为质量不变,故B正确;经典力学不适用于微观粒子,但适合于宏观低速的物体,经典
3、力学与相对论是统一的,并不矛盾,故C错误;处在高速公路上高速运动的汽车是低速宏观的运动,牛顿运动定律仍然适合,故D错误。3.(2020肇庆高一检测)下列关于相对论说法中错误的是()A.一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同,这是经典物理学家的观点B.一根杆的长度静止时为l0,不管杆如何运动,杆的长度均小于l0C.如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动,与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了D.经典力学认为时间和空间是绝对的,而相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关【解析】选B。经典物理学家的观点认为,一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同,故A正确;
4、一根杆的长度静止时为l0,当杆运动的方向与杆垂直时,杆的长度不发生变化,故B错误;根据l=l0知,沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小,故C正确;经典力学认为时间和空间是绝对的,相对论认为时间和空间是相对的,与物质的运动状态有关,D正确。4.(2020云浮高一检测) 如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S,甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v(接近光速)的飞船沿AB方向飞行。两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟。下列对相关现象的描述中,正确的是()A.甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离B.甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变快了C.甲测得光速
5、为c,乙测得的光速为c-vD.当光源S发生一次闪光后,甲认为A、B两处同时接收到闪光,乙则认为A先接收到闪光【解析】选A。根据尺缩效应:在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短,可知甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离,故A正确;根据钟慢效应:运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越快,钟走得越慢,接近光速时,钟就几乎停止了;甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变慢了,故B错误;根据光速不变原理,可知甲、乙测得的光速都为c,故C错误;当光源S发生一次闪光后,甲认为A、B两处同时接收到闪光,对乙而言,则认为B先接收到闪光,故D错误。二、非选择题(10分)5.甲、乙两人站在地面上时的
6、身高都是L0,甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动,如图所示。此时乙观察到甲的身高L_L0;若甲向乙挥手,动作时间为t0,乙观察到甲动作的时间为t1,则t1_t0。(均选填“”“=”或“t0。答案:=(10分钟20分)6.(6分)(多选) (2020韶关高一检测) 关于经典时空观与相对论时空观,下列说法正确的是()A.任何情况下物体的质量与物体的运动状态都无关B.当物体的速度接近光速时,物体的质量随物体速度的增大而增大C.经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系有关D.相对论认为,同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的【解析】选B、D。物体的质量与位
7、置、运动状态有关,只是在速度较低的情况下,忽略变化不计,故A错误;根据相对论原理,当物体的速度接近光速时,物体的质量随物体速度的增大而增大,故B正确;经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系无关,故C错误;相对论认为,同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的,故D正确。7.(14分)(2020阳江高一检测)(1)以8103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过1 min,地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是多少?(2)若卫星以0.9 c(c为真空中的光速)的速度在太空中飞行,其中一只完好的手表走过了1 min,地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间为多少?【解析】(1)卫星上观测到的时间为:t=1 min卫星运动的速度为:v=8103 m/s,所以地面上观测到的时间为:t=(1+1.3310-10) min;(2)若卫星以0.9c(c为真空中的光速)的速度在太空中飞行,其中一只完好的手表走过了1 min,地面上观察的时间为:T=2.3 min。答案:(1)(1+1.3310-10) min (2)2.3 min