第7.5節(jié)相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性學(xué)習(xí)目標(biāo)1.感受牛頓力學(xué)在高速世界與事實(shí)的矛盾，知道牛頓力學(xué)只適用于低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)。2.知道愛因斯坦狹義相對(duì)論的基本假設(shè)，知道長(zhǎng)度相對(duì)性和時(shí)間間隔相對(duì)性的表達(dá)式。3.關(guān)注宇宙起源和演化的研究進(jìn)展。知識(shí)點(diǎn)一相對(duì)論時(shí)空觀如圖，在高速運(yùn)行的列車車廂的頂部有一個(gè)反光鏡，列車上一個(gè)人對(duì)著反光鏡發(fā)射一束光。思考：列車上的人和地面上的人觀察到的光的往返時(shí)間是否相同？提示不同1.電磁波與光速英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)電磁場(chǎng)理論預(yù)言了電磁波的存在，并證明電磁波的傳播速度等于光速c。1887年的邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)表明：在不同的參考系中，光的傳播速度都是一樣的。2.愛因斯坦假設(shè)(1)在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的。(2)真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的。3.時(shí)間延緩效應(yīng)如果相對(duì)于地面以v運(yùn)動(dòng)的慣性參考系上的人觀察到與其一起運(yùn)動(dòng)的物體完成某個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體完成這個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為Δt，那么兩者之間的關(guān)系是Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))由于1－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))eq\s\up12(2)<1，所以總有Δt>Δτ，此種情況稱為時(shí)間延緩效應(yīng)。4.長(zhǎng)度收縮效應(yīng)如果與桿相對(duì)靜止的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l0，沿著桿的方向，以v相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l，那么兩者之間的關(guān)系是l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))由于1－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))eq\s\up12(2)<1，所以總有l(wèi)<l0，此種情況稱為長(zhǎng)度收縮效應(yīng)。5.相對(duì)論時(shí)空觀：運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度(空間距離)和物理過(guò)程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)都跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。角度1時(shí)間延緩效應(yīng)例1如圖所示，A、B、C是三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度vB和vC朝同一方向飛行的兩枚火箭上，且vB<vC。地面上的觀察者認(rèn)為哪個(gè)時(shí)鐘走得最慢？哪個(gè)時(shí)鐘走得最快？答案C時(shí)鐘走得最慢A時(shí)鐘走得最快解析根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))可知，相對(duì)于觀察者的速度v越大，時(shí)鐘走得越慢，所以地面上的觀察者認(rèn)為C時(shí)鐘走得最慢。地面上的A時(shí)鐘相對(duì)于觀察者的速度為零，所以A走得最快。訓(xùn)練1話說(shuō)有兄弟兩個(gè)，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光的速度離開地球去遨游太空，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多，則該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是（）A．哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長(zhǎng)了B．弟弟因思念哥哥而加速生長(zhǎng)了C．由相對(duì)論可知，物體速度越大，在其上的時(shí)間進(jìn)程就越慢，生理過(guò)程也越慢答案C解析根據(jù)相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng)可知，當(dāng)飛船速度接近光速時(shí)，時(shí)間會(huì)變慢，時(shí)間延緩效應(yīng)對(duì)生命過(guò)程、化學(xué)反應(yīng)等也是成立的。飛船運(yùn)行的速度越大，時(shí)間延緩效應(yīng)越明顯，人體新陳代謝越緩慢。故C正確，AB錯(cuò)誤。故選C。訓(xùn)練2在高速列車的車廂安裝一盞燈，它每隔一定時(shí)間亮一次。列車上的人測(cè)得，燈在、兩個(gè)時(shí)刻分別亮了一次，也就是說(shuō)發(fā)生了兩個(gè)事件，車上的人認(rèn)為兩個(gè)事件的時(shí)間間隔是；地面上的人測(cè)得這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔為。則與的關(guān)系是（）A． B． C． D．無(wú)法確定答案B解析根據(jù)時(shí)間的相對(duì)性可得所以故選B。角度2長(zhǎng)度收縮效應(yīng)例2假設(shè)地面上有一火車以接近光速的速度運(yùn)行，其內(nèi)站立著一個(gè)中等身材的人，站在路旁的人觀察車?yán)锏娜耍^察的結(jié)果是()A.這個(gè)人是一個(gè)矮胖子B.這個(gè)人是一個(gè)瘦高個(gè)子C.這個(gè)人矮但不胖D.這個(gè)人瘦但不高答案D解析取路旁的人為慣性參考系，車上的人相對(duì)于路旁的人高速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，人在運(yùn)動(dòng)方向上將變窄，但在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上沒有發(fā)生變化，故D正確。相對(duì)于地面以速度v運(yùn)動(dòng)的物體，從地面上看：(1)沿著運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變短了，速度越大，變短得越多。(2)在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上不發(fā)生長(zhǎng)度收縮效應(yīng)現(xiàn)象。訓(xùn)練1下列說(shuō)法中正確的是()A.在高速運(yùn)動(dòng)的火車車廂中央，光源同時(shí)向車廂前后兩壁發(fā)出了一個(gè)閃光，地面上的人看到閃光同時(shí)到車廂的前后壁B.在任何慣性參考系中，物體的運(yùn)動(dòng)速度都不能超過(guò)光速C.一條沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度大D.同樣的兩個(gè)事件，在不同的參考系中觀測(cè)，時(shí)間間隔都相同答案B解析根據(jù)同時(shí)的相對(duì)性，火車上的人會(huì)看到兩個(gè)閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前后壁，而地面上的人會(huì)看到閃光先到達(dá)車廂的后壁(相對(duì)火車運(yùn)動(dòng)方向而言)，后到達(dá)前壁，A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論可知，在任何慣性參考系中，任何物體的運(yùn)動(dòng)速度都不能超過(guò)光速，B正確；考慮相對(duì)論效應(yīng)，根據(jù)長(zhǎng)度與速度關(guān)系公式l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))知，沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿長(zhǎng)度總比靜止時(shí)的長(zhǎng)度短，C錯(cuò)誤；由相對(duì)論的基本公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))，可知時(shí)間間隔與參考系有關(guān)，D錯(cuò)誤。訓(xùn)練2車廂內(nèi)的人測(cè)得車廂長(zhǎng)為L(zhǎng)，則地面上的人測(cè)得車廂長(zhǎng)為（）A．L B． C．答案C解析地面上的人測(cè)得車廂長(zhǎng)為故選C。知識(shí)點(diǎn)二牛頓力學(xué)的成就與局限性如圖所示，質(zhì)子束被加速到接近光速，牛頓力學(xué)適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律嗎？提示不適用1.牛頓力學(xué)的成就：從地面上物體的運(yùn)動(dòng)到天體的運(yùn)動(dòng)，從攔河筑壩、修建橋梁到設(shè)計(jì)各種機(jī)械，從自行車到汽車、火車、飛機(jī)等現(xiàn)代交通工具的運(yùn)動(dòng)，從投出籃球到發(fā)射導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船……所有這些都服從牛頓力學(xué)的規(guī)律。2.牛頓力學(xué)的局限性：電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性，同時(shí)還具有波動(dòng)性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下不能用牛頓力學(xué)來(lái)說(shuō)明，而量子力學(xué)能夠很好地描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。例3(多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、狹義相對(duì)論和量子力學(xué)，下列說(shuō)法正確的是()A.狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)是相互對(duì)立的，互不相容的兩種理論B.在物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律遵循狹義相對(duì)論，在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律C.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)D.不論是宏觀物體，還是微觀粒子，經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的答案BC解析相對(duì)論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論在一定條件下的特殊情況，A錯(cuò)誤；經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，對(duì)于微觀粒子的高速運(yùn)動(dòng)問題，經(jīng)典力學(xué)不再適用，但相對(duì)論、量子力學(xué)適用，故B、C正確，D錯(cuò)誤。訓(xùn)練1下列物理現(xiàn)象，用牛頓力學(xué)無(wú)法解釋的是()A.高速運(yùn)動(dòng)的μ子壽命變長(zhǎng)B.人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生的側(cè)滑現(xiàn)象D.隨瀑布自由下落的物體不受浮力作用答案A解析高速運(yùn)動(dòng)的μ子壽命變長(zhǎng)涉及到高速微觀領(lǐng)域，牛頓力學(xué)對(duì)于高速微觀領(lǐng)域不適用，無(wú)法解釋，故A錯(cuò)誤；人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)、汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生的側(cè)滑現(xiàn)象、隨瀑布自由下落的物體不受浮力作用均屬于低速宏觀領(lǐng)域，用牛頓力學(xué)可以解釋，故B、C、D正確。訓(xùn)練2在勻速直線運(yùn)動(dòng)的火車上，一旅客不慎將公文包遺忘在衛(wèi)生間里，經(jīng)1min旅客從衛(wèi)生間返回自己的座位時(shí)發(fā)現(xiàn)公文包不在，立即返回衛(wèi)生間找到包，設(shè)旅客相對(duì)火車的速度大小不變，問：他從發(fā)覺丟包到找到包所用的時(shí)間是多少？答案1min解析火車勻速運(yùn)動(dòng)，所以可以把火車看作相對(duì)靜止，座位到衛(wèi)生間的路程不變，人相對(duì)于車的速度不變，因?yàn)椋苑祷刈缓蛷淖簧戏祷卣野脮r(shí)間相同，為1min。基礎(chǔ)練習(xí)1.(光速不變?cè)?地面上的觀察者測(cè)得真空中的光速為v1，在勻速直線運(yùn)動(dòng)的列車內(nèi)，觀察者測(cè)得真空中的光速為v2，根據(jù)狹義相對(duì)論，下列判斷正確的是()A.v1>v2 B.v1<v2C.v1＝v2 D.無(wú)法確定答案C解析根據(jù)狹義相對(duì)論光速不變?cè)恚庠谡婵罩锌偸且源_定的速度傳播，在真空中的各個(gè)方向上，光信號(hào)傳播速度的大小均相同，光速同光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和觀察者所處的慣性系無(wú)關(guān)，可知v1＝v2，故C正確。2.(時(shí)間延緩效應(yīng))在一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的巨大轉(zhuǎn)盤上放置三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，a放在轉(zhuǎn)軸處，b放在中間，c放在邊緣處，如圖所示。對(duì)于地面上的觀察者，根據(jù)相對(duì)論認(rèn)為三個(gè)時(shí)鐘的快慢情況，下列說(shuō)法正確的是()A.a鐘最快，b、c鐘一樣慢B.a鐘最慢，b、c鐘一樣快C.a鐘最快，c鐘最慢D.a鐘最慢，c鐘最快答案C解析根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))可知，地面上的觀察者認(rèn)為c鐘走得最慢，因?yàn)樗鄬?duì)觀察者的速度最大；b鐘比c鐘快一些，而a鐘最快，因?yàn)樗乃俣茸钚。x項(xiàng)C正確。3.(長(zhǎng)度收縮效應(yīng))一高速列車通過(guò)洞口為圓形的隧道，列車上的司機(jī)對(duì)隧道的觀察結(jié)果為()A.洞口為橢圓形，隧道長(zhǎng)度變短B.洞口為圓形、隧道長(zhǎng)度不變C.洞口為橢圓形、隧道長(zhǎng)度不變D.洞口為圓形，隧道長(zhǎng)度變短答案D解析在運(yùn)動(dòng)方向上由于有長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，故隧道長(zhǎng)度變短；在垂直運(yùn)動(dòng)方向上，沒有長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，即洞口為圓形，故D正確。4.(牛頓力學(xué)的成就與局限性)下列關(guān)于牛頓力學(xué)的說(shuō)法正確的是()A.牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速(遠(yuǎn)小于光速)運(yùn)動(dòng)的物體B.牛頓力學(xué)適用于微觀、高速(接近光速)運(yùn)動(dòng)的粒子C.相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，表明牛頓力學(xué)已被完全否定了D.牛頓力學(xué)在理論和實(shí)踐上取得了巨大的成功，從地面到天體的運(yùn)動(dòng)都服從牛頓力學(xué)的規(guī)律，因此任何情況下都適用答案A解析牛頓力學(xué)只適用宏觀、低速的物體，相對(duì)論和量子力學(xué)并沒有否定牛頓力學(xué)，而是認(rèn)為牛頓力學(xué)是相對(duì)論在一定條件下的特殊情況，故A正確。5.（多選）關(guān)于經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀，下列說(shuō)法正確的是（）A．經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的B．相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間與物體及其運(yùn)動(dòng)有關(guān)系C．研究接近光速的粒子時(shí)經(jīng)典力學(xué)不適用D．當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論仍有很大的區(qū)別答案ABC解析AB．經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的，而相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間與物體及其運(yùn)動(dòng)有關(guān)系，故AB正確；C．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)問題，不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)問題，故C正確；D．當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別，故D錯(cuò)誤。故選ABC。6．若沿空間站運(yùn)動(dòng)方向向前發(fā)出一束激光，設(shè)真空中的光速為c，空間站對(duì)地速度為v，則地面上觀察者測(cè)得的光速為（

）A． B．c C． D．無(wú)法確定答案B解析根據(jù)光速不變?cè)恚婵罩械墓馑賹?duì)任何觀察者來(lái)說(shuō)都是相同的。光在真空中的傳播速度都是一個(gè)常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而改變。故選B。對(duì)點(diǎn)題組練題組一相對(duì)論時(shí)空觀1.按照相對(duì)論的時(shí)空觀，下列說(shuō)法正確的是()A.時(shí)間和空間都是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的B.在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的C.運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度跟物體的運(yùn)動(dòng)快慢無(wú)關(guān)D.在高速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)上，原子鐘的計(jì)時(shí)會(huì)變快答案B解析相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間與物體及其運(yùn)動(dòng)都有關(guān)系，故A錯(cuò)誤；相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為在不同的慣性參考系中，光的傳播速度都是相同的，故B正確；相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度跟物體的運(yùn)動(dòng)快慢有關(guān)，故C錯(cuò)誤；相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為在高速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)上，原子鐘的計(jì)時(shí)會(huì)變慢，故D錯(cuò)誤。2.假設(shè)兄弟二人，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光速的速度離開地球去遨游太空，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己蒼老許多。則該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是()A.哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長(zhǎng)了B.弟弟因思念哥哥而加速生長(zhǎng)C.由相對(duì)論可知，物體速度越大，其時(shí)間進(jìn)程越慢，生理進(jìn)程也越慢D.這是神話，科學(xué)無(wú)法解釋答案C解析根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))可知，物體的速度越大，其時(shí)間進(jìn)程越慢，故C正確。3.某考生現(xiàn)在正在完成100分鐘的期末物理考試，假設(shè)一艘飛船相對(duì)該考生以0.3c的速度勻速飛過(guò)(c為真空中的光速)，則飛船上的觀察者根據(jù)相對(duì)論認(rèn)為該考生考完這場(chǎng)考試所用時(shí)間()A.大于100分鐘 B.等于100分鐘C.小于100分鐘 D.不能確定答案A解析根據(jù)狹義相對(duì)論可知，飛船相對(duì)該考生以0.3c的速度勻速飛過(guò)時(shí)，飛船上的觀察者認(rèn)為該考生考完這場(chǎng)考試所用的時(shí)間Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))>Δτ，即飛船上的觀察者認(rèn)為該考生考完這場(chǎng)考試所用的時(shí)間大于100分鐘，選項(xiàng)A正確。4.如圖所示，質(zhì)量與身高均相同的甲、乙兩人分別乘坐速度為0.6c和0.8c(c為光速)的飛船在太空中同向運(yùn)動(dòng)。則下列說(shuō)法中正確的是()A.乙觀察到甲身高變高B.甲觀察到乙身高變低C.若甲向乙揮手，則乙觀察到甲動(dòng)作變快D.若甲向乙發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則乙觀察到該光束的傳播速度為c答案D解析因?yàn)槿耸谴怪庇谒俣确较蛘玖⒌模砀叻较蛏蠜]有發(fā)生長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，即甲、乙觀察到對(duì)方的身高都不變，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng)，可知乙觀察到甲動(dòng)作變慢，故C錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光速不變?cè)碇矣^察到該光束的傳播速度仍為c，故D正確。5.如圖所示，強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯乘坐的飛船的飛行速度為0.5c，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為()A.0.4c B.0.5cC.0.9c D.c答案D解析根據(jù)愛因斯坦相對(duì)論，在任何參考系中，光速不變，即光速不隨光源和觀察者所在參考系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而改變，所以壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為c，故D正確。題組二牛頓力學(xué)的成就與局限性6.(多選)牛頓的經(jīng)典力學(xué)能很好地解釋下列哪些現(xiàn)象()A.高速公路上行駛的汽車B.空氣中下落的雨滴C.原子核外電子繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)D.空氣中飄浮的肥皂泡答案ABD解析經(jīng)典力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。高速公路上行駛的汽車、空氣中下落的雨滴、空氣中飄浮的肥皂泡都屬于宏觀、低速范疇，經(jīng)典力學(xué)適用；原子核外電子繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)屬于微觀現(xiàn)象，經(jīng)典力學(xué)不適用，故A、B、D正確。7.(多選)來(lái)自中國(guó)的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”從太空發(fā)出兩道紅色的光，射向青海德令哈站與千公里外的云南麗江高美古站，首次實(shí)現(xiàn)人類歷史上第一次距離達(dá)“千公里級(jí)”的量子密鑰分發(fā)。下列說(shuō)法正確的是()A.牛頓力學(xué)適用于描述“墨子號(hào)”繞地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B.牛頓力學(xué)適用于描述光子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律C.量子力學(xué)可以描述“墨子號(hào)”發(fā)出的“兩道紅色的光”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律D.量子力學(xué)的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明牛頓力學(xué)已失去了實(shí)用價(jià)值答案AC解析牛頓力學(xué)可以用來(lái)描述宏觀低速運(yùn)動(dòng)問題，故牛頓力學(xué)適用于描述“墨子號(hào)”繞地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，故A正確；對(duì)于運(yùn)動(dòng)速度接近光速的物體的運(yùn)動(dòng)，不適合用牛頓力學(xué)來(lái)描述，故B錯(cuò)誤；量子力學(xué)可以描述“墨子號(hào)”發(fā)出的“兩道紅色的光”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因?yàn)榧t光運(yùn)動(dòng)速度為光速，所以需考慮相對(duì)論效應(yīng)，使用量子力學(xué)描述，故C正確；量子力學(xué)和牛頓力學(xué)適用范圍不同，量子力學(xué)適用于高速運(yùn)動(dòng)，在宏觀低速運(yùn)動(dòng)中，牛頓力學(xué)仍然適用，不能說(shuō)牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了實(shí)用價(jià)值，故D錯(cuò)誤。8.(多選)如果牛頓定律在參考系A(chǔ)中成立，而參考系B相對(duì)于A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則在參考系B中()A.牛頓定律也同樣成立B.牛頓定律不能成立C.A和B兩個(gè)參考系中，一切力學(xué)規(guī)律都是相同的D.參考系B也是慣性參考系答案ACD解析牛頓定律適用于慣性參考系，參考系B也是慣性參考系，牛頓定律也同樣成立；A和B兩個(gè)參考系中，一切力學(xué)規(guī)律都是相同的，故A、C、D正確。綜合提升練9.如圖所示，沿平直鐵路有間距相等的三座鐵塔A、B和C。假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光，列車上的觀察者測(cè)得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()A.同時(shí)被照亮 B.A先被照亮C.C先被照亮 D.無(wú)法判斷答案C解析光速不變，列車上觀察者以列車為參考系，觀察到的是由B發(fā)出后經(jīng)A、C反射的光，由于列車在這段時(shí)間內(nèi)靠近C而遠(yuǎn)離A，所以C的反射光先到達(dá)列車上的觀察者，即鐵塔C先被照亮，選項(xiàng)C正確。10.如圖所示，位于教室中央的光源發(fā)出一個(gè)閃光，閃光照到了教室的前壁和后壁。教室的長(zhǎng)度為10m。在平行于教室高速運(yùn)動(dòng)的太空飛船上的觀察者()A.測(cè)得照到前壁的光的速度小于cB.觀測(cè)到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室快C.測(cè)得教室的長(zhǎng)度大于10mD.觀察到光先到達(dá)后壁答案B解析根據(jù)光速不變?cè)恚瑴y(cè)得照到前壁的光速等于c，觀察到光同時(shí)到達(dá)前壁和后壁，故A、D錯(cuò)誤；根據(jù)相對(duì)論原理，觀測(cè)到飛船上的時(shí)間進(jìn)程比教室快，B正確；測(cè)得教室的長(zhǎng)度小于10m，C錯(cuò)誤。11.美國(guó)科學(xué)家宣布，他們探測(cè)到引力波的存在。引力波是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證愛因斯坦相對(duì)論的最后一塊缺失的“拼圖”，相對(duì)論在一定范圍內(nèi)彌補(bǔ)了牛頓力學(xué)的局限性。關(guān)于牛頓力學(xué)，下列說(shuō)法正確的是()A.牛頓力學(xué)完全適用于宏觀低速物體B.牛頓力學(xué)取得了巨大成就，是普遍適用的C.隨著物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)逐漸成為過(guò)時(shí)事物理論D.由于相對(duì)論、量子論的提出，牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)有價(jià)值答案A解析牛頓力學(xué)完全適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體，A正確；牛頓力學(xué)取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍適用的，B錯(cuò)誤；在微觀高速下要用量子力學(xué)和相對(duì)論來(lái)解釋，但是并不會(huì)因?yàn)橄鄬?duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，就否定了牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)仍然是正確的，不會(huì)過(guò)時(shí)也不會(huì)失去價(jià)值，C、D錯(cuò)誤。12.關(guān)于牛頓力學(xué)、相對(duì)論和量子力學(xué)，下列說(shuō)法正確的是（

）A．牛頓力學(xué)適用于研究宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)B．由于相對(duì)論的提出，牛頓力學(xué)已經(jīng)失去了它的應(yīng)用價(jià)值C．高速運(yùn)動(dòng)的子壽命變長(zhǎng)這一現(xiàn)象，既能用相對(duì)論時(shí)空觀解釋，又能用經(jīng)典理論解釋D．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，牛頓力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的答案A解析A．牛頓力學(xué)適用于研究宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，A正確；B．在微觀高速領(lǐng)域，要用量子力學(xué)和相對(duì)論來(lái)解釋，但是并不會(huì)因?yàn)橄鄬?duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，就否定了牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)作為某些條件下的特殊情形，被包括在新的科學(xué)成就之中，不會(huì)過(guò)時(shí)，也不會(huì)失去價(jià)值，B錯(cuò)誤；C．高速運(yùn)動(dòng)的子壽命變長(zhǎng)這一現(xiàn)象，屬于微觀高速運(yùn)動(dòng)，只能用相對(duì)論時(shí)空觀解釋，不能用經(jīng)典理論解釋，C錯(cuò)誤；D．宏觀低速物體，牛頓力學(xué)適用，微觀粒子，量子力學(xué)適用，D錯(cuò)誤。故選A。13．有關(guān)相對(duì)論以下說(shuō)法不正確的是（）A．愛因斯坦假設(shè)在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式是相同的B．根據(jù)經(jīng)典理論計(jì)算出每秒到達(dá)地球的μ子數(shù)大于實(shí)際觀測(cè)到的μ子數(shù)C．相對(duì)論時(shí)空觀的第一次宏觀驗(yàn)證是在地面上將四只銫原子鐘調(diào)整同步，然后把它們分別放在兩架噴氣式飛機(jī)上做環(huán)球飛行，一架向東飛，另一架向西飛D．除了高速運(yùn)動(dòng)，牛頓力學(xué)在其它方面也有局限性答案B解析A．愛因斯坦假設(shè)在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式是相同的，故A正確，不滿足題意要求；B．根據(jù)經(jīng)典理論計(jì)算出每秒到達(dá)地球的μ子數(shù)小于實(shí)際觀測(cè)到的μ子數(shù)，故B錯(cuò)誤，滿足題意要求；C．相對(duì)論時(shí)空觀的第一次宏觀驗(yàn)證是在地面上將四只銫原子鐘調(diào)整同步，然后把它們分別放在兩架噴氣式飛機(jī)上做環(huán)球飛行，一架向東飛，另一架向西飛，故C正確，不滿足題意要求；D．除了高速運(yùn)動(dòng)，牛頓力學(xué)在微觀世界也有局限性，故D正確，不滿足題意要求；故選B。培優(yōu)加強(qiáng)練14.如圖所示，假設(shè)一根10cm長(zhǎng)的梭鏢以接近