二五年高中物理人教版必修二（相对论时空观与牛顿力学的局限性）同步训练（含详解）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page11页，共=sectionpages33页2025年高中物理人教版必修二（相对论时空观与牛顿力学的局限性）同步训练一、单选题1．2017年10月3日，瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表彰他们对LIGO探测装置的决定性贡献。引力波是爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。关于牛顿力学，下列说法正确的是（）A．牛顿力学完全适用于宏观低速运动B．牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适用的C．随着物理学的发展，牛顿力学将逐渐成为过时的理论D．由于相对论、量子论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值2．研究下列运动时，经典力学规律不能适用的是（）A．汽车在高速公路上快速行驶B．战斗机从辽宁号航母上起飞C．嫦娥五号探测器绕月球飞行D．微观粒子以0.8倍光速运动3．下列关于牛顿力学说法中正确的是（）A．牛顿力学是以牛顿的三大定律和万有引力定律为基础的B．牛顿力学能够描述微观粒子运动的规律C．当物体的速度接近光速时，牛顿力学还是适用的D．相对论和量子力学的出现，使牛顿力学失去了意义4．下面关于科学家做的贡献，说法正确的是（）A．牛顿通过扭秤实验测出了万有引力常量B．卡文迪什被称为“第一个称量地球质量的人”C．爱因斯坦发现了相对论并成功推翻牛顿力学体系D．开普勒独立观测了行星数据并总结出了开普勒三大定律5．在静止时测量的弓箭的长度和铝管的长度相同，当弓箭以速度0.5c（c为光速）穿过铝管时，下列说法正确的是（）A．弓箭的长度变短，所以在某些位置铝管能将弓箭完全遮住B．铝管的长度变短，所以在某些位置弓箭将从铝管的两端伸出C．弓箭和铝管都变短且变短的量相同，所以在某些位置铝管刚好能将弓箭完全遮住D．弓箭和铝管的长度是否发生变化与观察者的运动情况有关6．如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为真空中光速）的飞船反向运动，则下列说法正确的是（）A．甲、乙两人相对速度为1.4cB．甲观察到乙的身高变短了C．甲观察到乙所乘坐的飞船变短D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快7．经典力学的局限性体现在其理论只适用于（）A．微观、低速、弱引力领域 B．微观、高速、强引力领域C．微观、高速、弱引力领域 D．宏观、低速、弱引力领域8．下列说法正确的是（）A．爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快B．狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式C．在高速运动情况下，经典力学的规律仍然适用D．可以通过力学实验区分均匀引力场和一个做匀加速运动的参考系9．地面上A、B两个事件同时发生，对于坐在高速运动的火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说（如图所示），哪个事件先发生（）

A．A事件先发生B．B事件先发生C．两个事件同时发生D．可能是A事件先发生，也可能是B事件先发生10．关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（）A．经典力学过时了，应该被相对论和量子力学所取代B．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释C．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述11．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，，在火箭A上的人观察到的结果正确的是（）A．火箭A上的时钟走得最快 B．地面上的时钟走得最快C．火箭B上的时钟走得最快 D．火箭B上的时钟走得最慢12．有关物体的质量与速度的关系的说法，正确的是（）A．物体的质量与物体的运动速度无关B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大C．物体的质量随物体的运动速度增大而减小D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零13．下列关于相对论说法中错误的是（）A．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点B．一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0C．如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了D．经典力学认为时间和空间是绝对的，而相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关14．“高分四号”卫星是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，关于“高分四号”，下列说法正确的是（）A．“高分四号”卫星距地球如果更近一些，分辨率更高，且仍能保持与地球自转同步B．“高分四号”卫星绕地球做圆周运动的线速度小于地球的第一宇宙速度7.9km/sC．“高分四号”卫星的向心加速度小于静止在赤道上物体的向心加速度D．“高分四号”卫星所受到的向心力与其他静止卫星所受到的向心力大小相等二、多选题15．以下说法正确的是（）A．牛顿力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B．牛顿力学理论的成立具有一定的局限性C．在牛顿力学中，物体的长度不随运动状态的改变而改变D．相对论与量子力学否定了牛顿力学理论16．以下说法正确的是（）A．牛顿力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子B．相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论C．在牛顿力学中，物体的长度随运动状态而改变D．牛顿力学理论具有一定的局限性17．关于静止时质量为的物体，当以速度为运动时物体的质量m，以下说法正确的是（）A．在任何情况下，物体的质量都不会改变，即与a和v都无关B．当物体的运动速度时，物体的质量，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体的运动接近光速时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化三、解答题18．一观察者测得运动着的1m长的尺子为0.5m长，尺子沿长度方向运动，求此尺在以多大的速度移动？19．一列高铁静止长度为。当它以的时速通过站台，站台上的观察者测到的列车长度是否同样为？20．一列高铁静止长度为。当它以的时速通过站台，站台上的观察者测到的列车长度是否同样为？21．（1）以的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过，地面上的人认为它走过这“实际”上花去的时间是多少？（2）若卫星以（c为真空中的光速）的速度在太空中飞行，其中一只完好的手表走过了，地面上的人认为它走过这“实际”上花去的时间为多少？22．对于质量为1.4倍太阳质量、半径与地球相同的白矮星，计算它的，你认为牛顿力学可以正确描写白矮星的运动吗？简述理由。（太阳质量，引力常量，地球半径，光速）答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页《2025年高中物理人教版必修二（相对论时空观与牛顿力学的局限性）同步训练》参考答案题号12345678910答案ADABDCDBBD题号11121314151617答案ABBBBCBDCD1．A【详解】A．牛顿力学适用范围为宏观低速运动的物体，故A正确；BCD．牛顿力学取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍适用的，在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了牛顿力学取得了巨大的成就，牛顿力学在其适用范围内仍然是正确的，不会过时也不会失去应用价值，故BCD错误。故选A。2．D【详解】经典力学适用于宏观低速，不适用于微观高速。A．汽车在高速公路上快速行驶，是宏观低速运动，经典力学适用。故A正确，与题意不符；B．战斗机从辽宁号航母上起飞，是宏观低速运动，经典力学适用。故B正确，与题意不符；C．嫦娥五号探测器绕月球飞行，是宏观低速运动，经典力学适用。故C正确，与题意不符；D．粒子以接近光速的速度运动，是高速运动，经典力学不适用。故D错误，与题意相符。本题选不正确的故选D。3．A【详解】A.牛顿力学的基础是牛顿的三大定律和万有引力定律，故A正确；B.经典力学适用于宏观低俗的运动，故B错误；C.当物体的速度接近光速时，经典力学不再适用，故C错误；D.相对论和量子力学的出现，并没有使经典力学失去了意义，这两种学说和牛顿力学的应用范围不一样，都有各自的意义，故D错误。故选A。4．B【详解】AB．卡文迪什通过扭秤实验测出了万有引力常量，被称为“第一个称量地球质量的人”，故A错误，B正确；C．以牛顿运动定律和万有引力定律为基础的经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，爱因斯坦发现的相对论并没有推翻牛顿力学体系，只是说明牛顿力学体系不适用于微观、高速领域，故C错误；D．开普勒通过研究他的老师第谷观测的行星数据，总结出了开普勒三大定律，故D错误。故选B。5．D【详解】如果观察者是在相对于铝管静止的参考系中观察运动着的弓箭，那么弓箭看起来就比铝管短，在某些位置弓箭会完全在铝管内部，然而当观察者和弓箭一起运动时，观察者看到的铝管就缩短了，所以在某些位置，观察者可以看到弓箭两端都伸出铝管。故选D。6．C【详解】A．甲、乙两人速度均相对于同一参考系，现以甲为参考系，则原参考系相对于甲以0.6c的速度向右运动，乙相对于原参考系以0.8c的速度向右运动，则甲、乙的相对速度故A错误；B．因为身高方向与他们的运动方向垂直，所以两人看到对方的身高不变，故B错误；C．根据相对论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；D．根据相对论的钟慢效应，可知甲观察到乙所带的钟表显示时间变慢，故D错误。故选C。7．D【详解】经典力学在微观、高速情况下不再适用，经典力学的适用条件为宏观世界、低速运动、弱引力领域，故A、B、C错误，D正确。故选D。8．B【详解】A．狭义相对论认为运动的时钟变慢，故A错误；B．狭义相对论认为所有惯性系是等价的，一切物理规律在惯性系中都有相同的形式，故B正确；C．在高速运动情况下，经典力学的规律不再适用，故C错误；D．一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，不能通过力学实验来区分，故D错误。故选B。9．B【详解】可以设想，在事件A发生时，A处发出一个闪光，在事件B发生时，B处发出一个闪光，两闪光相遇作为一个事件，发生在线段AB的中点，这在不同的参考系中看都是一样的。这个现象在地面参考系中很容易解释，两个闪光同时发出，两个闪光传播的速度又一样，当然在线段的中点相遇。火箭上的人则有如下推理：地面在向火箭的方向运动，从闪光发生到两闪光相遇，线段中点向火箭的方向运动了一段距离，因此闪光B传播的距离比闪光A长些，既然两个闪光的传播速度相同，一定是闪光B发出得早一些，所以B事件先发生，故A、C、D错误，B正确。故选B。10．D【详解】A．经典力学不会过时，在低速宏观物理过程中适用，不可替代，A错误；B．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，B错误；C．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，C错误；D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述，D正确。故选D。11．A【详解】在火箭A看来，地面和火箭B都高速远离自己，由知在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B上的时钟都变慢了，且，故地面上的时钟最慢。故选A。12．B【详解】ABC．由相对论质量公式可知物体的质量随速度的增大而增大,故B正确，AC错误；D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于无限大，故D错误。故选B。13．B【详解】A．经典物理学家的观点认为，一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，故A正确，不符合题意；B．一根杆的长度静止时为l0，当杆运动的方向与杆垂直时，杆的长度不发生变化，故B错误，符合题意；C．根据知，沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，故C正确，不符合题意；D．经典力学认为时间和空间是绝对的，相对论认为时间和空间是相对的，与物质的运动状态有关，故D正确，不符合题意。故选B。14．B【详解】A．所有静止卫星都具有相同的周期、相同的离地高度和相同的速率，“高分四号”卫星距地球更近一些，不能保持与地球自转同步，故A错误；B．根据万有引力提供向心力有第一宇宙速度对应的轨道半径为地球的半径，“高分四号”卫星的轨道半径比地球半径大，所以其绕地球做圆周运动的线速度小于第一宇宙速度7.9km/s，故B正确；C．根据向心加速度a=“高分四号”卫星与静止在赤道上的物体具有相同的周期，所以“高分四号”卫星的向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度，故C错误；D．由于“高分四号”卫星与其他静止卫星的质量有可能不同，地球对它们的引力（充当向心力）大小也可能不同，向心力大小不能判断，故D错误。故选B。15．BC【详解】A．牛顿力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，A错误；B．牛顿力学只在一定条件下适用，具有一定局限性，B正确；C．牛顿力学研究的是低速运动问题，物体的长度变化很小，可以认为不变，C正确；D．相对论和量子力学并没有否定牛顿力学，认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形，D错误。故选BC。16．BD【详解】A．牛顿力学理论适用于宏观物体，不适用于微观粒子，故A错误；B．相对论并没有否定牛顿力学