1、7.57.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性相对论时空观与牛顿力学的局限性 练习题练习题 （附答案附答案） 一、选一、选择择题题（1 1-8-8 为为单选题，单选题，9 9-12-12 为为多选题多选题） 1.1. 下列关于经典力学的说法正确的是下列关于经典力学的说法正确的是( () ) A.A.经典力学适用于宏观、低速经典力学适用于宏观、低速( (远小于光速远小于光速) )运动的物体运动的物体 B.B.经典力学适用于微观、高速经典力学适用于微观、高速( (接近光速接近光速) )运动的粒子运动的粒子 C.C.相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了相对论和量子力学的出现，表明经典力学
2、已被完全否定了 D.D.经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此 任何情况下都适用任何情况下都适用 2.2.A A、B B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v vA Av vB B，在地面上的人观察到的结果正确的，在地面上的人观察到的结果正确的 是是( () ) A.A.火箭火箭A A上的时钟走得最快上的时钟走得最快 B.B.地面上的时钟走得最快地面上的时钟走得最快 C.C.火箭火箭B B上的时钟走得最快上的时钟走得最快 D.
3、D.火箭火箭B B上的时钟走得最慢上的时钟走得最慢 3.3. 下列运动中不能用经典力学规律描述的是下列运动中不能用经典力学规律描述的是( () ) A.A.子弹的飞行子弹的飞行 B.B.和谐号从深圳向广州飞驰和谐号从深圳向广州飞驰 C.C.人造卫星绕地球运动人造卫星绕地球运动 D.D.粒子接近光速的运动粒子接近光速的运动 4.4. 假设地面上有一火车以接近光速的速度运行假设地面上有一火车以接近光速的速度运行， 其内站立着一个中等身材的人其内站立着一个中等身材的人， 站在路旁的人站在路旁的人 观察车里的人，观察的结果是观察车里的人，观察的结果是( () ) A.A.这个人是一个矮胖子这个人是一个
4、矮胖子B.B.这个人是一个瘦高个子这个人是一个瘦高个子 C.C.这个人矮但不胖这个人矮但不胖D.D.这个人瘦但不高这个人瘦但不高 5.5. 某宇航员要到离地某宇航员要到离地球球5 5光年的星球上去旅行光年的星球上去旅行， 如果地球指挥中心希望把这路程缩短如果地球指挥中心希望把这路程缩短为为3 3光年光年， 则他所乘飞船相对地球的速度为则他所乘飞船相对地球的速度为( () ) A A0.50.5c cB B0.60.6c c C C0.80.8c cD D0.90.9c c 6 6、关于经典力学、爱因斯坦假设和量子力学，下列说法中正确的是关于经典力学、爱因斯坦假设和量子力学，下列说法中正确的是(
5、 () ) A A爱因斯坦假设和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论爱因斯坦假设和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论 B B经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例 C C经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动 D D不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的 7 7、以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是( () ) A A低速
6、、宏观的运动问题低速、宏观的运动问题 B B高速、微观的运动问题高速、微观的运动问题 C C低速、微观的运动问题低速、微观的运动问题 D D高速、宏观的运动问题高速、宏观的运动问题 8 8、如图所示，假设一根如图所示，假设一根 1010 m m 长的梭镖以光速穿过一根长的梭镖以光速穿过一根 1010 m m 长的管子，它们的长度都是在静止长的管子，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 A梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B
7、 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 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 D所有这些都与观察者的运动情况有关所有这些都与观察者的运动情况有关 9.9. ( (多选多选) ) 2020 世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释，经典力学只适用世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释，经典力学只适用 于解决物体低速运动的问题，不能用来处理高速运动的问题；只适用于宏观物体，不适用于微观粒于解决物体低速运动的
8、问题，不能用来处理高速运动的问题；只适用于宏观物体，不适用于微观粒 子。这说明子。这说明（）（） A A随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论 B B人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的 C C不同领域的事物各有其本质与规律不同领域的事物各有其本质与规律 D D人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律 1010、( (多选多选) ) 关于时间和空间，在学习爱因斯坦假设关于时间和空间，在学习爱因斯坦假设相相对论后我们
9、应认识到对论后我们应认识到( () ) A A因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的 B B空间与时间之间是没有联系的空间与时间之间是没有联系的 C C有物质才有空间和时间有物质才有空间和时间 D D在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关 1111( (多选多选) ) 你现在正在完成你现在正在完成 100100 分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你
10、以 0.3C0.3C 的速度匀的速度匀 速飞过速飞过（C C 为真空中的光速为真空中的光速） ，则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间不可能不可能的的 是（是（） A A大于大于 100100 分钟分钟B B等于等于 100100 分钟分钟C C小于小于 100100 分钟分钟D D不能确定不能确定 1212、( (多选多选) ) 用相对论的观点判断下列说法是否正确（用相对论的观点判断下列说法是否正确（） A 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时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一
11、个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变 B B在地面上的人看来，以在地面上的人看来，以3km/s的速度升空的火箭中的时钟会变快，但是火箭中的宇航员却看到的速度升空的火箭中的时钟会变快，但是火箭中的宇航员却看到 时钟可能是准确的时钟可能是准确的 C C在地面上的人看来，以在地面上的人看来，以3km/s的速度升空的火箭在运动方向上会变短，而火箭中的宇航员却感的速度升空的火箭在运动方向上会变短，而火箭中的宇航员却感 觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些 D D当物体运动的速度当物体运动的速度 v vc c 时，时，“时间膨胀时间膨胀”和和“长度收缩长度收缩
12、”效果可忽略不计效果可忽略不计 二二、计算题、计算题 1313、地面上长地面上长 100100 kmkm 的铁路上空有一火箭沿铁路方向以的铁路上空有一火箭沿铁路方向以 3030 km/skm/s 的速度掠过，则火箭上的人看的速度掠过，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到铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到 0.60.6c c， 则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？ 1414、在静止坐标系中的正立方体边长为在静止坐标系中的正立方体边长为l l0 0，另一坐标系以相对速度，另一坐标系以相对速度v v平行于正立方体的一边运平行于正立
13、方体的一边运 动动. .问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少？问在后一坐标系中的观察者测得的立方体的体积是多少？ 7.57.5相对论时空观与牛顿力学的局限性练习题（答案相对论时空观与牛顿力学的局限性练习题（答案） 1 1、A A2 2、B B3 3、D D4 4、D D5 5、C C6 6、B B7 7、A A8 8、D D 9 9、B BCDCD1010、CDCD1111、BCDBCD1212、CDCD 13、 解析解析 当火箭速度较低时，长度基本不变，还是当火箭速度较低时，长度基本不变，还是 100100 km.km. 当火箭的速度达到当火箭的速度达到 0.60.6c c时，由
14、相对论长度公式时，由相对论长度公式 l ll l0 01 1 v v c c 2 2 代入相应的数据解得代入相应的数据解得l l100100 1 10.60.6 2 2 kmkm8080 km.km. 答案答案 100100 kmkm8080 kmkm 14、答案答案l l0 0 3 3 1 1 v v c c 2 2 解析解析本题中正立方体相对于另一坐标系以速度本题中正立方体相对于另一坐标系以速度v v运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察 者测得该条边的长度为者测得该条边的长度为l ll l0 01 1 v v c c 2 2 测得立方体的体积为测得立方体的体积为V Vl l0 0 2 2l l l l0 0 3 3 1 1 v v c c 2 2. . 物体静止长度物体静止长度l l0 0和运动长度和运动长度l l之间的关系为之间的关系为l ll l0 01 1v v 2 2 c c 2 2 注注：相对于地面以速度：相对于地面以速度v v运动的物体，从地面上看：运动的物体，从地面上看： (1)(1)沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短得越多沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短得越多. . (2)(2)在垂直于运动方向不发生长度收缩效应现象在垂直于运动方向不发生长度收缩效应现象. .
