“四翼”檢測評價（十六）經(jīng)典力學(xué)的局限性與相對論初步經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性相對論時空觀簡介宇宙的起源和演化A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．如圖所示，按照狹義相對論的觀點，火箭B是“追趕”光的；火箭A是“迎著”光飛行的，若火箭相對地面的速度大小均為v，則兩火箭上的觀察者測出的光速分別為()A．c＋v，c－v B．c，cC．c－v，c＋v D．無法確定解析：選B根據(jù)光速不變原理，B正確。2．通常我們把地球和相對地面靜止或勻速運動的物體參考系看成是慣性參考系，若以下列系統(tǒng)為參考系，則屬于非慣性參考系的有()A．停在地面上的汽車B．繞地球做勻速圓周運動的飛船C．在大海上勻速直線航行的輪船D．勻速行駛的火車解析：選B停在地面上的汽車、勻速直線航行的輪船和勻速行駛的火車是慣性參考系，而勻速圓周運動的飛船是做變速運動，是非慣性參考系，故B正確。3．根據(jù)狹義相對論的兩個基本假設(shè)，下列推論正確的是()A．運動的時鐘變慢B．運動的時鐘變快C．運動的尺子變長D．物體的質(zhì)量隨速度的增加而減小解析：選A根據(jù)愛因斯坦的相對論中時間間隔的相對性公式τ＝eq\f(τ0,\r(1－\f(v2,c2)))，速度越大時間間隔越大，即運動的時鐘會變慢；根據(jù)愛因斯坦的相對論的尺縮效應(yīng)，可知道運動的尺子變短；由相對論質(zhì)速關(guān)系m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))，當(dāng)物體的速度很大時，其運動時的質(zhì)量明顯大于靜止時的質(zhì)量，故A正確，B、C、D錯誤。4．(多選)如圖甲，質(zhì)子束被加速到接近光速；如圖乙，中子星是質(zhì)量、密度非常大的星體，下列說法正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律B．經(jīng)典力學(xué)不適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律C．經(jīng)典力學(xué)適用于中子星的引力規(guī)律D．經(jīng)典力學(xué)不適用于中子星的引力規(guī)律解析：選BD經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速物體，不適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律，也不適用于中子星的引力規(guī)律，故選項A、C錯誤，B、D正確。5．一艘太空飛船靜止時的長度為30m，他以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行經(jīng)過地球，下列說法正確的是()A．飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30mB．地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30mC．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于cD．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c解析：選B飛船上的觀察者相對飛船是靜止的，測得飛船長度為靜止長度30m，選項A錯誤；地球上的觀察者相對飛船的速度為0.6c，測得飛船的長度l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)＝0.8l0＝24m，選項B正確；由光速不變原理知光信號的速度與參考系無關(guān)，選項C、D錯誤。6．接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有()A．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測到兩鐘一樣快D．地球上的人觀測到地球上的鐘較慢解析：選A相對論告訴我們，運動的鐘會變慢，由于飛船上的人相對飛船上的鐘是靜止的，而觀測到地球上的鐘是高速運動的，因此飛船上的人觀測到飛船上的鐘相對于地球上的鐘快，A項正確，B項錯誤；同樣，地球上的人觀測到飛船上的鐘是高速運動的，因此地球上的人觀測到地球上的鐘比飛船上的鐘快，C、D項錯誤。7．某星際飛船正在遙遠(yuǎn)的外太空飛行，假如它的速度可以達(dá)到0.7c，在地球上觀測到其經(jīng)過8.76×104h的時間到達(dá)某星球，則在飛船上的人看來，其到達(dá)此星球需要的時間是()A．8.76×104h B．6.26×104hC．12.27×104h D．16.52×104h解析：選B由時間延緩效應(yīng)公式可得τ0＝τeq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)＝8.76×104×eq\r(0.51)h≈6.26×104h，故B正確。8．(多選)“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星在國際上實現(xiàn)了千公里級基于糾纏的量子密鑰分發(fā)。下列說法正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)適用于“墨子號”繞地球運動的規(guī)律B．經(jīng)典力學(xué)適用于光子的運動規(guī)律C．量子力學(xué)可以描述“墨子號”發(fā)出的量子通信規(guī)律D．經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)失去了應(yīng)用價值解析：選AC經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀低速的物體運動，“墨子號”的運動屬于宏觀低速運動，故A正確；量子力學(xué)適用于微觀高速的物體運動，如光的運動，而對于高速運動的光子，經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)不再適用，經(jīng)典力學(xué)在自己的范圍內(nèi)是有價值的，故C正確，B、D錯誤。9.在高速行進(jìn)的火車車廂正中的閃光燈發(fā)一次閃光向周圍傳播，閃光到達(dá)車廂后壁時，一只小貓在車廂后端出生，閃光到達(dá)車廂前壁時，一只小雞在車廂前端出生。(1)在火車上的人看來，小雞和小貓誰先出生？(2)在地面上的人看來，小雞和小貓誰先出生？解析：(1)從火車中的人角度觀察，車廂是個慣性參考系，光向前向后傳播的速度相等，光源在車廂中央，閃光同時到達(dá)前后兩壁，則在火車上的人看來，小貓和小雞同時出生。(2)地面上的人以地面作為一個慣性參考系，光向前向后傳播的速度相等，向前傳播的路程長些，到達(dá)前壁的時刻晚些，在地面上的人看來，小貓先出生。答案：見解析eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10．若一列火車以接近光速的速度在高速行駛，車上的人用望遠(yuǎn)鏡來觀察地面上的一只排球，如果觀察得很清晰，則觀察結(jié)果是()A．像一只乒乓球(球體變小)B．像一只籃球(球體變大)C．像一只橄欖球(豎直放置)D．像一只橄欖球(水平放置)解析：選C根據(jù)相對論時空觀，以觀察者為參考系，則排球以接近光速的速度反向運動，根據(jù)長度收縮效應(yīng)可知，觀察者觀察到排球的水平寬度變短，豎直長度不變，因此觀察的結(jié)果是像一只豎直放置的橄欖球，選項C正確。11．如圖所示，假設(shè)一根10cm長的梭鏢以接近光速的速度穿過一根10cm長的靜止的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的。以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子情況的是()A．靜止的觀察者看到梭鏢收縮變短，因此在某個位置，管子能完全遮住梭鏢B．靜止的觀察者看到梭鏢變長，因此在某個位置，梭鏢從管子的兩端伸出來C．靜止的觀察者看到兩者的收縮量相等，因此在某個位置，管子仍恰好遮住梭鏢D．如果梭鏢和管子都以光速c相向運動，則二者的相對速度是2c解析：選A根據(jù)相對論的長度收縮效應(yīng)可知，梭鏢相對于靜止的觀察者高速運動，那么梭鏢長度收縮變短，而管子相對于觀察者是靜止的，那么管子長度不變，所以靜止的觀察者看到梭鏢長度收縮變短，因此在某個位置，管子能完全遮住梭鏢，故A正確，B、C錯誤；如果梭鏢和管子都以光速c相向運動，根據(jù)光速不變原理，物體的速度不會超過光速，則二者的相對速度是c，故D錯誤。12．長度測量與被測物體相對于觀察者的運動有關(guān)，一艘宇宙飛船的船身長度為l0＝90m，相對地面以v＝0.8c的速度在一觀測站的上空飛過。(光速c＝3.0×108m/s)(1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？(2)飛船上的宇航員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？解析：(1)觀測站測得船身的長度為l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)＝54m通過觀測站的時間間隔為Δt＝eq\f(l,v)＝eq\f(54m,0.8c)＝2.25×10－7s。(2)宇航員測得飛船船身通過觀測站的時間間隔為法一：Δt′＝eq\f(l0,v)＝eq\f(9