【同步导学】物理教科2019版必修2：5.1 经典力学的成就与局限性 2 相对论时空观简介 3 宇宙的起源和演化课后习题

1.经典力学的成就与局限性2.相对论时空观简介3.宇宙的起源和演化基础巩固1.牛顿力学的适用范围是()A.宏观物体的低速(与光速相比)运动B.微观粒子的运动C.宏观物体的高速(与光速相比)运动D.受到强引力作用的物体答案：A解析：牛顿力学属于经典力学,它只适用于低速、宏观物体的运动以及弱引力作用时的情况。故A对,B、C、D错。2.(多选)关于狭义相对论,下列说法正确的是()A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的B.狭义相对论认为在一切惯性系中,光在真空中的速度都等于c,与光源的运动无关C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D.狭义相对论任何情况下都适用答案：ABC解析：根据狭义相对论的基本假设可知,选项A、B正确;狭义相对论只涉及惯性参考系,不涉及非惯性参考系,选项D错误,C正确。3.A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处,vA>vB,在火箭A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上的时钟走得最慢答案：A解析：在火箭A上的人看来,地面和火箭B都高速远离自己,由τ=τ01-vc2知,在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B4.如图所示,假设一根10m长的梭镖以光速穿过一根10m长的管子,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.梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它B.管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来C.两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖D.所有这些都与观察者的运动情况有关答案：D解析：如果观察者是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖,那么梭镖看起来就比管子短,在某些位置梭镖会完全在管子内部。然而当观察者和梭镖一起运动时,看到的管子就缩短了,所以在某些位置,观察者可以看到梭镖两端都伸出管子,故D项正确,A、B、C三项错误。5.地面上长100km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30km/s的速度掠过,则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少?如果火箭的速度达到0.6c,则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少?答案：100km80km解析：当火箭速度较低时,长度基本不变,还是100km。当火箭的速度达到0.6c时,由相对论长度公式l=l01-代入相应的数据解得l=100×1-0.6.远方的一颗星以0.8c的速度离开地球,测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化,求在此星球上测其闪光周期为多长?答案：3昼夜解析：因为Δt=Δτ所以Δτ=Δt1-vc2,Δt=5昼夜,v=0代入数据解得Δτ=5×1-0能力提升1.(多选)用相对论的观点判断下列说法正确的是()A.时间和空间都是绝对的,在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B.在地面上看,以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快,但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C.在地面上的人看来,以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变短,而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D.当物体运动的速度v远小于c时,“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计答案：CD解析：时间和空间都是相对的,没有绝对准确的时间和空间,所以A、B错误;由l=l01-vc2可知两处的人都感觉l<l0,所以C正确;由尺缩效应和钟慢效应公式可知,当2.(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小,时间进程变慢了答案：BCD解析：因为l=l01-vc2和τ=τ01-vc3.右图是一个边长为1m的正方体木箱,现在让这个正方体木箱沿水平方向匀速向右运动,运动速度很大,为0.99c,那么这个木箱看上去应该是()A.边长不相等的长方体B.边长都缩短的正方体C.近似一块薄木板D.以上说法都不对答案：C解析：由于木箱运动得很快,速度已经接近光速,所以在沿着运动方向上的尺缩效应很明显,而其他两个方向上没有尺缩效应,看上去应该是一块薄木板。4.关于爱因斯坦的狭义相对论,下列说法正确的是()A.狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理B.有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速C.在地面参考系中,观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生,如果在沿北京—上海方向高速飞行的飞船上观测,他们也是同时诞生的D.对于不同的惯性系,物理规律(包括力学和电磁学的)都是不同的答案：A解析：在爱因斯坦的相对论中,它的两个假设是:①在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。②真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故A项正确,B、C、D三项错误。5.真空中的光速为c=3.0×108m/s,如果一个物体的运动速度为v1=2.4×108m/s时,质量为3kg。当它的速度为1.8×108m/s时,质量为多少?答案：2.25kg解析：根据狭义相对论,m=m0由题意知m1=m01-v1所以m1m2=1-v22c26.(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83×103m/s,求其静止质量为运动质量的百分之几?(2)星际火箭以0.8c的速率飞行,其静止质量为运动质量的多少倍?答案：(1)99.9999%(2)3解析：(1)设冥王星的静止质量为m0,运动质量为m,由公式m=m0m0m=m(2)设星际火箭的静止质量为m'0,运动质量为m',则m07.太阳在不断地辐射能量,因而其质量不断地减少。若太阳每秒辐射的总能量为4×1026J,试计算太阳在一秒内失去的质量。估算5000年内总共减少了多少质量,与太阳的总质量2×1027t比值为多少。答案：49×1010kg3.504×1020kg1.752×10-10解析：根据相对论的质能关系式E=mc2可知,能量的任何变化必然导致质量