2023-2024学年高一物理人教版2019试题7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性（冲A提升练）-1

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性（冲A提升练）（解析版）一、单选题（本大题共10小题）1.经典力学不能适用于下列哪些运动的研究(

)A.火箭的发射 B.宇宙飞船绕地球的运动

C.“勇气号”宇宙探测器的运动 D.以99%倍光速运行的电子束【答案】D

【解析】本题考查了经典力学的局限性，经典力学的适用范围是宏观、低速情形，高速情形要用相对论。

【解答】火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用。

对于高速微观的情形经典力学不适用，故对以99%倍光速运行的电子束不适用；

故选D。

2.下列运动不适用经典力学的是(

)A.原子核外的电子的运动 B.我国“嫦娥一号”飞船的高速发射

C.地球绕太阳的运动 D.2路汽车快速通过株洲大桥【答案】A

【解析】解：根据牛顿运动定律的适用范围：(1)只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低)；(2)只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观粒子；(3)参照系应为惯性系，故A错误，BCD正确

本题选错误的故选：A

根据牛顿运动定律的适用范围：(1)只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低)；(2)只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观原子；(3)参照系应为惯性系，即可求解．

本题主要考查了牛顿运动定律的适用范围，只要记住即可，难度不大，属于基础题．

3.牛顿运动定律适用于(

)A.一切运动的物体 B.宏观物体远小于光速的运动

C.微观粒子稍小于光速的运动 D.宏观物体稍小于光速的运动【答案】B

【解析】本题考查牛顿运动定律和近低物体的关系，明确经典物理具有适用范围，但并不是被完全推翻。

明确牛顿运动定律的适用范围，知道牛顿运动定律只适用于宏观低速的物体。

【解答牛顿经典力学只适用于宏观低速物体，而微观、高速适用于狭义相对论，这里的低速应理解为速度远小于光速的大小；故B正确，ACD错误。故选B。4.关于经典力学的局限性，下列说法正确的是A.经典力学适用于宏观低速运动的物体

B.由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论力学来解决

C.火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理

D.经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体【答案】A

【解析】经典力学适用于宏观低速物体，对于一般的宏观的力学问题，可以采用经典力学求解．

经典力学虽然有一定的局限性，但它有自已的适用范围，应正确应用．

【解答】A.经典力学适用于宏观低速物体，故A正确；

B.虽然经典力学有局限性，但它适用于一般的宏观低速物体，故对于常见力学问题仍可以用经典力学求解，故B错误；

C.火车提速后，仍处于宏观低速物体，所谓的高速指接近光速的物体，故C错误；

D.经典力学不仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体，也适用于一般尺寸的宏观物体，故D错误。

故选：A。

5.物理学的发展丰富了人类对动物世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是(

)A.开普勒发现了万有引力定律

B.牛顿测出了万有引力常量

C.相对论的创立表明经典力学失去存在价值

D.爱因斯坦创立了狭义相对论，把物理学推进到高速发展领域【答案】D

【解析】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．

本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．

【解答】A、牛顿发现了万有引力定律，故A错误；

B、卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故B错误；

C、相对论的创立并不表明经典力学已不再适用，实际上在宏观、低速的情况下经典力学仍能适用，故C错误。

D、爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域，故D正确；

故选：D。

6.1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是(

)A.相对性原理与光速不变原理 B.运动的时钟变慢与运动的尺子缩短

C.时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性 D.同时的绝对性与同时的相对性【答案】A

【解析】解：爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为：相对性和光速不变原理；其他内容均建立在这两点的基础之上，故A正确、BCD错误。

故选：A。

狭义相对论的两个基本假设：

①物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式．这叫做相对性原理．

②在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值C.这叫光速不变原理．它告诉我们光(在真空中)的速度c是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度。

本题主要是考查狭义相对论的两条基本假设，记住狭义相对论的两条基本假设和几个基本结论是解答本题的关键。

7.某考生现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对该考生以0.3c的速度匀速飞过(c为真空中的光速)，则飞船上的观察者根据相对论认为该考生考完这场考试所用时间(

)A.大于100分钟 B.等于100分钟 C.小于100分钟 D.不能确定【答案】A

【解析】本题考查了爱因斯坦相对论效应中的长度和时间的相对性公式，关键记住公式。

根据狭义相对论的两个基本假设，相对论中的质量与速度的关系，时间与速度的关系即可求解。

【解答】根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间为：t=t01-(v8.飞船以0.9c的速度做匀速直线运动(c为光在真空中的传播速度)，并向运动的反方向发出一束光，甲在飞船内，乙在地球上，以下说法符合实际的是(

)A.甲、乙观察到飞船内时钟快慢一样

B.发出的光相对于飞船的速度为1.9c

C.乙观察到飞船内桌子的长度比静止时短

D.乙观察到与飞船保持相对静止的桌子做匀加速直线运动【答案】C

【解析】本题考查相对论的基本内容，要注意掌握相对论的基本假设，正确理解光速不变原理以及尺缩效应等。

【解答】A.根据狭义相对论的时间膨胀理论，高速运动的时钟比观察者的“静止”时钟走得更慢，因此乙观察到飞船内时钟快慢一些，不

符合实际，故A错误;

B.根据光速不变原理，在不同的惯性参考系中，光在真空中沿任何方向的传播速度均为c，即发出的光相对于飞船的速度为c，不符合实际，故B错误;

C.根据狭义相对论的长度收缩理论，在相对于观察者移动的方向上，物体被测量的长度缩短，则乙观察到飞船内桌子的长度比静止时短，故C正确;

D.桌子与飞船保持相对静止，船以0.9c的速度做匀速直线运动，则乙观察到桌子亦以0.9c的速度做匀速直线运动，不符合实际，故D错误。

9.如图所示，地面上A，B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁，乙观察者乘坐速度为v(接近光速)的火箭沿AB方向飞行，两观察者身边各有一个事先在地面校准了的相同的时钟，下列对相关现象的描述中，正确的是(

)A.甲测得的光速为c，乙测得的光速为c-v

B.甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了

C.甲测得的AB间的距离小于乙测得的AB间的距离

D.当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为B先接收到闪光【答案】D

【解析】解：A.根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c，故A错误；

B.根据钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变慢了，故B错误；

C.根据尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，可知甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离，故C错误；S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，对乙而言，则乙认为B先接收到闪光，故D正确。

故选：D。

根据爱因斯坦的光速不变原理，可分析判断；根据钟慢效应进行判断；根据尺缩效应进行判断；根据时间间隔的相对性进行判断。

本题考查爱因斯坦的相对论，题目针对性强，较为基础，需要同学熟记结论。

10.若一列火车以接近光速的速度在高速行驶，车上的人用望远镜来观察地面上的一只排球，如果观察得很清晰，则观察结果是(

)

A.像一只乒乓球(球体变小) B.像一只篮球(球体变大)

C.像一只橄榄球(竖直放置) D.像一只橄榄球(水平放置)【答案】C

【解析】解：根据狭义相对论，以观察者为参照系，则排球以接近光速的速度反向运动，根据长度收缩效应可知，观察者测得排球的水平宽度变短，竖直长度不变，因此观察的结果是像一只竖直放置的橄榄球。

故选：C。

狭义相对论确保任何物理定律在不同参照系的相同，以观察者为参照系则排球以相同大小的速度反向运动，利用长度收缩效应即可作答

本题考查了狭义相对论参照系变换与长度收缩性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，注意在变换参照系时要确保参照系是匀速直线运动的

二、简答题（本大题共2小题）11.也许你会疑惑，为什么在日常生活中未发现长度收缩、时间延缓或质量随速度增大而增加的现象。请你从长度收缩公式和质速关系式出发，探索牛顿运动定律在宏观低速世界的合理性。【答案】答：因为日常生活中物体运动的速度v远小于光速c，相对论中的各种效应不明显，所以长度收缩、时间延缓或质量随速度增大而增加的现象可以忽略不计，根据l=l01-v2c212.地面上的人认为，以接近光速的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的，为什么？【答案】解：相对论的观点