沪科教版·物理高一下册《第5章经典力学的局限性与相对论初步》练习题

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本单元考点（4 个）

经典力学的成就与局限性狭义相对论的基本假设时间膨胀与长度收缩初步质速关系与质能关系初步

本单元练习题（18 题）

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1. 一艘宇宙飞船静止时长为300 m（固有长度），它以0.6c的速度沿自身长度方向匀速飞过地面观测站。取光速为c，不考虑其他相对论效应。地面观测站测得飞船的长度为（　　）A. 300 m　B. 264 m　C. 240 m　D. 180 m

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2. 关于经典力学的成就与局限性，某小组讨论中出现下列说法：①经典力学在宏观、低速运动情形下与实验结果符合得很好，具有很大的实用价值；②经典力学认为时间、空间与物质运动无关；③对于高速（接近光速）运动的粒子，经典力学仍能给出准确的描述；④相对论和量子力学的建立说明经典力学是彻底错误的理论，应完全抛弃。上述说法中正确的编号依次是___；经典力学的适用范围是___运动的物体。

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3. 一艘飞船相对地面沿自身长度方向以0.6c匀速飞行。飞船静止时长度为200 m；飞船上的同一只钟记录两个事件的间隔为4 μs，地面观察者也测量这两个事件的时间间隔。地面观察者测得的时间间隔和飞船长度分别为多少？A. 5 μs，160 m B. 4 μs，160 m C. 5 μs，200 m D. 4 μs，200 m

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4. 某同学在学习相对论后提出下列观点：甲说经典力学是在牛顿运动定律基础上建立的，曾成功预言海王星的存在，说明它在宏观、低速领域具有很高的实用价值；乙说经典力学认为时间和空间是绝对的，不随物体运动状态而改变，因此它不能解释高速（接近光速）运动的规律；丙说既然经典力学有局限性，那么在日常生活中就应放弃使用它而全部改用相对论力学。下列判断正确的是：A.甲、乙、丙的说法均正确；B.甲、乙正确，丙错误；C.甲、丙正确，乙错误；D.乙、丙正确，甲错误

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5. 静止站台上的观察者测得一艘飞船沿自身长度方向高速飞行。与站台观察者相比，飞船上的钟测得的时间间隔和飞船沿运动方向的长度分别如何？A. 时间间隔较长，长度较长 B. 时间间隔较短，长度较短 C. 时间间隔较长，长度较短 D. 时间间隔较短，长度较长

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6. 甲、乙分别处于两个相互做匀速直线运动的惯性参考系中。甲测量一束真空中的光，光源相对甲静止；乙测量同一束光，光源相对乙运动。下列哪项表述符合狭义相对论的基本假设？A. 两系中的物理规律相同，真空光速只与光源运动状态有关。B. 两系中的物理规律相同，真空光速不因光源或观测者的运动状态而改变。C. 两系中的物理规律不同，真空光速不因光源或观测者的运动状态而改变。D. 两系中的物理规律相同，真空光速会随观测者的运动状态改变。

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7. 狭义相对论的两个基本假设是：在所有惯性参考系中，物理规律都相同；真空中的光速对所有惯性观察者都相同，且与光源和观察者的运动状态 ___。

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8. 某粒子的运动质量是静止质量的 5/3，静止质量为 3.0×10⁻²⁷ kg。取光速 c=3.0×10⁸ m/s，按质速关系和质能关系，粒子速度大小为 ___ c，运动能量（总能量）为 ___ J。

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9. 某飞船以接近光速的速率相对地面匀速飞行。船内物理学家做单摆周期测量实验和真空光速测量实验，地面上的人同时观测同样的物理量。根据狭义相对论的基本假设，（1）狭义相对论的两个基本假设分别是：一切惯性参考系中物理规律都________；真空中的光速对一切惯性系都________。（2）因此船上测得的光速与地面测得的光速的大小关系是________（填"相等"或"不相等"）。

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10. 下列关于经典力学适用范围的说法中，正确的是（　　） A. 经典力学适用于一切速度范围的物体运动 B. 经典力学在微观高速领域仍然完全适用 C. 经典力学在宏观、低速情形下与实验结果符合得很好 D. 相对论出现后，经典力学已完全失去实用价值

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11. 经典力学成功描述了许多宏观物体的运动；当物体速度接近光速时，它的描述则___。

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12. 关于经典力学与相对论，某同学归纳了下列说法：甲说：经典力学建立在牛顿运动定律基础上，在宏观、低速情形下与实验符合得很好，具有很大的实用价值；乙说：经典力学认为时间和空间是绝对的，不随参考系变化；丙说：狭义相对论表明，当物体速度接近光速时，经典力学规律仍然严格适用；丁说：爱因斯坦相对论否定了经典力学的一切成果。其中正确的说法是___（填"甲""乙""丙""丁"中的序号）。

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13. 一艘飞船沿自身长度方向相对地面高速匀速运动。对于飞船上的同一只钟记录的两个事件，地面测得的时间间隔比飞船钟测得的___；地面测得的飞船沿运动方向的长度比飞船静止时的长度___。（填“较长”或“较短”）

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14. 19世纪，天文学家利用经典力学规律，通过分析天王星轨道的偏差，成功预言并发现了海王星，这体现了经典力学在______（填“宏观”或“微观”）、______（填“高速”或“低速”）领域具有强大的预言能力；但当粒子的速度达到0.8c（c为光速）时，经典力学对粒子运动的描述将出现明显偏差，说明经典力学不适用于______（填“高速”或“低速”）情形。

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15. 某粒子的静止质量为4.0×10⁻²⁷ kg，运动时的动能恰为其静止能量的1/4。取光速c=3.0×10⁸ m/s，按相对论质速关系及质能关系，该粒子的速度大小和总能量分别为（___，___）。

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16. 某研究舱相对地面沿舱体长度方向高速匀速运动。舱内同一只钟记录的两个事件，地面测得的时间间隔与舱内测得的相比；地面测得的舱体长度与舱体静止时的长度相比，正确的是（）A. 时间间隔较长，舱体长度较短 B. 时间间隔较短，舱体长度较长 C. 时间间隔相同，舱体长度较短 D. 时间间隔较长，舱体长度相同

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17. 某粒子的总能量为其静止能量的5/4。按质速关系与质能关系，求该粒子速度大小与光速c之比。A. 3/5　B. 4/5　C. 5/13　D. 12/13

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18. 某研究小组围绕经典力学的成就与局限性展开讨论，其中四人分别发表观点：甲：经典力学诞生后曾成功预言海王星的存在，说明它在宏观、低速领域具有很高的实用价值；乙：经典力学认为时间与空间都是绝对的，不随物质运动状态而改变；丙：当物体速度接近光速时，经典力学仍然能够精确描述其运动规律；丁：经典力学的局限性说明它完全失去了应用价值。上述说法中正确的有（　　）A.甲和乙　　B.甲和丙　　C.乙和丁　　D.丙和丁

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