人教版物理必修2同步练习：7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性（能力提升）
一、选择题
1．（2023高一下·番禺期末）根据爱因斯坦提出的相对论，以下说法正确的是（ ）
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．物体的质量取决于物体所含物质的多少，质量与速度大小无关
C．一个真实的物体，其运动速度有可能达到甚至超过真空中的光速
D．质量、长度、时间的测量结果都与观测者的相对运动状态有关
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A、经典力学只是适用于宏观低速运动，不适用于微观高速粒子，所以A错；
B、在相对论中，根据相对论知识可以判别物体的质量于速度大小有关，所以B错；
C、根据光速不变原理可以判别所有物体的速度都不能超过光速，所以C错；
D、根据相对论知识可以得出质量、长度、时间的测量结果都与观察者的相对运动状态有关，所以D对；
正确答案为D。
【分析】根据相对论知识可以判别物体的长度、质量、时间都与物体运动速度有关，经典力学理论的适用性具有一定的局限性。
2．（2022高一下·淮安期中）A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB，在地面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
【答案】B
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】由Δt＝知，地面上的人观察到的结果为：A、B两火箭上的时钟都变慢了，又vA＞vB，则A火箭上的时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由相对论效应Δt＝判断火箭A上的时钟和火箭B上时钟走得快慢。
3．（2022高一下·重庆期中）经典力学有一定的适用范围和局限性，不适合用经典力学描述的运动是（ ）
A．子弹的飞行 B．飞船绕地球的运行
C．列车的运行 D．粒子接近光速的运动
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】经典力学的局限性是宏观物体及低速运动。当达到高速时，经典力学就不在适用。子弹的飞行、飞船绕地球的运行及列车的运行都属低速，经典力学能适用。而粒子接近光速运动，则经典力学就不在适用。
故答案为：D。
【分析】经典力学的局限性是高速运动及微观的粒子运动，所以粒子接近光速的运动不适用。
4．（2021高一上·重庆月考）下列说法正确的是（ ）
A．牛顿是国际单位制中的基本单位
B．研究原子核结构时，因原子核很小，可把原子核看作质点
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与轨道间的侧向挤压
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短
【答案】C
【知识点】质点；相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．国际单位制中力学的基本单位只有千克、米、秒，没有牛顿。A不符合题意；
B．研究原子核结构时，原子核的大小和形状不能忽略，如果把原子核看做质点，就没办法研究其结构，所以不能。B不符合题意；
C．火车拐弯需要向心力，如果内外轨道一样高，向心力只由外轨对轮缘的弹力提供，若在铁路的转弯处，外轨比内轨高，可以使轨道的支持力提供一部分向心力，可以减轻轮缘与轨道间的侧向挤压；C符合题意；
D．相对论的“高速”指的是接近光速，“和谐号”动车组高速行驶时，速度与光速相比依然很小，所以在地面上测得的其车厢长度不会明显变短。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】牛顿属于导出单位；物体能否作为质点主要看所研究的问题；和谐号高速行驶时其车厢长度基本保持不变。
5．（2021高一下·浙江期中）下列说法错误的是（ ）
A．经典力学适用于低速运动、宏观物体
B．汽车在通过弯道时，如果速度过大，往往出现“甩尾”现象，这是一种离心现象，这是由于受到离心力而产生的
C．开普勒继承了第谷对太阳系行星运动的观测数据，总结出开普勒三大定律
D．卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量的数值
【答案】B
【知识点】离心运动和向心运动；相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．经典力学适用于低速运动、宏观物体，A正确，不符合题意；
B．汽车在通过弯道时，如果速度过大，往往出现“甩尾”现象，这是一种离心现象，这是由于汽车所受地面的摩擦力小于所需的向心力而产生的，B错误，符合题意；
C．开普勒继承了第谷对太阳系行星运动的观测数据，总结出开普勒三大定律，C正确，不符合题意；
D．卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量的数值，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】经典力学适用于宏观、低速的物体；汽车出现离心现象是由于合力不足以充当向心力。
6．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
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．经典力学在低速宏观物理过程中适用，量子力学不可替代，A不符合题意；
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不符合题意；
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不符合题意；
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符合题意．
故答案为：D
【分析】经典力学在研究低速宏观的运动时具有一定的价值；超音速飞机的速度远远小于光速所以只能用经典力学解释；人造卫星的运动只能用经典力学来描述。
7．（2021·嘉定一模）经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是（ ）
A．2.5×10-1m/s B．2.5×102m/s
C．2.5×105m/s D．2.5×108m/s
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】经典力学适应于宏观低速物体，不适应微观高速粒子，当物体的速度接近光速时，经典力学不再适用。
故答案为：D。
【分析】经典力学只适用于宏观低速运动不适用于微观高速运动。
8．（2020高二下·房山期末）在1905年爱因斯坦提出了《狭义相对论理论》，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（ ）
A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
C．物体在接近光速运动时，它的质量会变小
D．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大
【答案】B
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律都是相同的，所以A不符合题意；
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以B符合题意；
C．由相对论知
其中 为物体静止时的质量，所以当物体在接近光速运动时，它的质量会变大，所以C不符合题意；
D．由相对论可知
其中 为物体相对静止的人的长度，则当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，所以D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】在不同惯性参考系中，一切物体的规律都是相同的；利用光速不变原理可以判别光速的大小；利用相对论可以判别质量和长度的变化。
9．（2020高一下·安徽期末）关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（ ）
A．相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学
B．真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C．经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体
D．经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，A不符合题意；
B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，B不符合题意；
C．经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；C不符合题意；
D．相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】相对论和量子力学没有否定经典力学；光速不变原理可以判别真空中光速在不同惯性参考系中是相同的；经典力学不适用于微观高速的物体。
10．（2020高二下·北京期末）关于狭义相对论的说法，不正确的是（ ）
A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于 c，与光源的运动无关
C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
D．狭义相对论认为任何情况下物体的质量不变
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．根据狭义相对论的两个基本假设可知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A不符合题意；
B．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，B不符合题意；
C．狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，只涉及无加速运动的惯性系，C不符合题意；
D．相对论认为，物体的质量随速度的增大而增大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】相对论认为物体的质量随速度的增大而不断增大。
11．（2020高二下·北京期末）一张正方形宣传画，边长为5m，平行贴于铁路旁的广告牌上，如图所示，假设一高速列车以0.6c速度驶过，在司机看来，宣传画是（ ）
A．长4m、高5m的长方形 B．长6.25m、高5m的长方形
C．4m×4m的正方形 D．长5m、高4m的长方形
【答案】A
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】一张正方形宣传画，边长为5m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.6c的速度接近此宣传画，根据相对论效应
司机测量时宣传画的长度变成4m，高5m的长方形，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用相对论的延长效应的表达式可以求出宣传画的长度。
12．（2020高二下·威海期末）下列说法正确的是（ ）
A．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的
C．微观粒子的运动规律可完全应用牛顿力学来说明
D．相对论和量子力学否定了牛顿力学的结论
【答案】A
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A符合题意；
B．相对论告诉我们，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，B不符合题意；
C．由于微观粒子的运动既有波动性，又有粒子性，所以运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律，C不符合题意；
D．相对论、量子论的提出，没有否定经典力学，经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】在不同惯性参考系中其物理规律形式都是相同的；真空中光速在不同惯性参考系中是相同的；微观粒子的运动规律不能利用牛顿力学解释；相对论和量子力学没有否定牛顿力学的结论，只是提出了适用的范围。
13．（2020高一下·荆门期末）经典力学的基础是牛顿运动定律，但它也有自己的局限性，以下说法正确的是（ ）
A．经典力学适用于研究接近光速运行的物体的规律
B．经典力学一般不适用于微观粒子
C．经典力学和相对论是完全对立的
D．研究在高速公路上行驶的汽车的运动规律不适用牛顿运动定律
【答案】B
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．经典力学适用于研究宏观低速物体的运动，而不适用研究接近光速运行的物体的规律，A不符合题意；
B．经典力学适用于研究宏观低速物体的运动，一般不适用于微观粒子，B符合题意；
C．相对论是在经典力学的基础的基础上发展起来的，不是对经典力学的全面否定，排除，C不符合题意；
D．研究在高速公路上行驶的汽车的运动规律适用牛顿运动定律，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】经典力学不适用于高速运动的物体规律；相对论是在经典力学的基础上发展起来的；研究高速公路上运动的汽车可以使用牛顿运动定律。
14．（2020高一下·宣城期末）关于经典力学、相对论和量子力学，下面说法中正确的是（ ）
A．量子力学和相对论的出现彻底否认了经典力学，是互不相容的几种理论
B．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体
C．经典力学适用于高速运动物体，也适用于低速微观粒子
D．经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，A不符合题意；
C．经典力学理论只适用于低速运动的宏观物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，C不符合题意；
BD．相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形。对适用于宏观、低速运动的物体的运动仍然是正确的，B不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】经典力学和量子力学和相对论只是适用的范围不同，没有否定彼此；狭义相对论也适用于低速运动的物体；经典力学不适用于高速运动的物体。
15．（2020高一下·汕尾期末）像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性。下列说法正确的是（ ）
A．量子论和狭义相对论否定了经典力学
B．牛顿的万有引力理论适用于白矮星表面
C．相对论适用于任何情况下的任何物体
D．狭义相对论是时空观发展史上的一次大变革
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】相对论和量子论的出现不是否定原有经典力学，而是明确经典力学只在一定条件下适用，白矮星由于引力极大，万有引力不能解释，相对论和经典力学一样不是任何条件都适用，
故答案为：D。
【分析】相对论没有否定经典力学；万有引力不能实验于白矮星表面；相对论只适用于微观高速的问题。
16．（2020高一下·沭阳期中）一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（ ）
A．30m B．15m C．34m D．26m
【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m，根据长度的相对性
代入解得观察者测得火箭的长度
故答案为：D。
【分析】利用相对论长度的表达式可以求出火箭的长度。
二、多项选择题
17．（2019高一下·太原期末）关于经典时空观与相对论时空观，下列说法正确的（ ）
A．任何情况下物体的质量与物体的运动状态都无关
B．当物体的速度接近光速时，物体的质量随物体速度的增大而增大
C．经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系有关
D．相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的
【答案】B,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A. 物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计，A不符合题意。
B. 根据相对论原理，当物体的速度接近光速时，物体的质量随物体速度的增大而增大，B符合题意。
C. 经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系无关，C不符合题意。
D. 相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的，D符合题意。
故答案为：BD
【分析】相对论适用于高速领域，经典力学适用于低速、宏观领域，当相对论做低速处理，就会得到经典力学的结论。
18．（2019高二下·沈阳期中）接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（ ）
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
【答案】A,C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】飞船相对地球高速运动，所以地球上的人观测飞船上的时钟较慢，而地球相对飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A、C符合题意；B、D不符合题意．
故答案为：AC
【分析】本题主要考查狭义相对论时间间隔的相对性，注意运动的相对的，飞船相对地球高速运动，地球也相对飞船高速运动．
19．（2019高一下·岳阳月考）下列说法中正确的是（ ）
A．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的研究领域
B．经典力学在任何情况下都适用
C．相对论和量子力学否定了经典力学
D．狭义相对论指出：质量要随着物体运动速度的增大而增大
【答案】A,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】经典力学只适用于宏观、低速、弱引力，故A正确，B错误。在经典力学中，物体的质量是不变的，而在狭义相对论中，物体的质量随物体的速度增大而增大，经典力学是在狭义相对论在低速条件下的近似，它并不是完全推翻了经典力学。故C错，D正确。
故答案为：AD
【分析】牛顿的经典力学只考虑了空间，而狭义相对论不仅考虑了空间，也考虑了时间。经典力学只适用于宏观低速物体，而微高速物体适用于狭义相对论。
20．（2019·武威模拟）关于相对论，下列说法中正确的是（ ）
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中不同
C．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大
D．微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量
E．在一个确定的参考系中观察，运动物体上面的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关
【答案】A,D,E
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A符合题意；相对论告诉我们，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，B不符合题意；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，C不符合题意；微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量，D符合题意；在一个确定的参考系中观察，运动物体上面的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关，E符合题意；
故答案为：ADE.
【分析】不同参考系的物理规律相同；相对论提出光速不变原理；利用相对论可以判别运动杆比静止的杆短；利用相对论可以判别运动物体的质量大于静止物体的质量。
21．（2019·宁乡模拟）下列各说法中正确的是（ ）___________
A．对于受迫振动，驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越大
B．摆钟偏慢时可缩短摆长进行校准
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关
D．火车鸣笛驶出站台时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
E．频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来.
【答案】B,C,E
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A项：当驱动力的频率与振子的固有频率相等时，振子的振幅最大，A不符合题意；
B项：摆钟偏慢时，说明周期偏大，若要周期变小，则可缩短摆长，B符合题意；
C项：由爱因斯坦相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关，C符合题意；
D项：火车鸣笛远离我们时，间距离变大，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低，D不符合题意；
E项：由波的叠加原理可知，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来，E符合题意。
故答案为：BCE。
【分析】受迫振动的振子固有频率和驱动力的频率相等时振幅最大；摆钟周期长可以缩短摆长；相对论提出光速不变原理；火车鸣笛远离我们时间距离变大，会导致笛声的频率比声源发声频率低。
三、非选择题
22．（2019·南京模拟）如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)．地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为 ．
【答案】大于；c(或光速)
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据 ，L0为在相对静止参考系中的长度，L为在相对运动参考系中的长度，地面上测得它们相距为L，是以高速飞船为参考系，而A测得的长度为以静止参考系的长度，大于L．根据光速不变原理，则A测得该信号的速度为c．
【分析】利用相对论可以判别两飞船的间隙变大，其光速保持不变。
23．（2018高一下·麒麟期中）一个原来静止的电子，经高压加速后速度为v＝6×106m/s.问电子的质量是增大了还是减小了？改变了百分之几？
【答案】解：根据爱因斯坦的狭义相对论得，运动后的质量增大了，且 ，所以改变的百分比为 ×100%＝0.02%。
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【分析】根据相对论可知，物体的运动速度越大，质量越大，根据公式求解即可。
24．一个静止质量m0＝1 kg的物体，与地球一起绕太阳公转的速度为30 km/s，在相应的惯性参考系中，观测者测得该物体的质量为多少？
【答案】解：根据狭义相对论，m＝
m＝ kg＝1.000 000 05 kg
故答案为：1.000 000 05 kg。
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【分析】可根据爱因斯坦相对论中质量与速度的关系中可得出。
25．当物体的速度v＝0.9c（c为光速）时，物体的质量增大到原质量的 倍.
【答案】2.29
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据质量与速度的关系，将v＝0.9c代入求得m＝ ＝ ≈2.29m0.
故答案为：2.29。
【分析】可根据爱因斯坦相对论中质量与速度的关系中可得出。
1 / 1人教版物理必修2同步练习：7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性（能力提升）
一、选择题
1．（2023高一下·番禺期末）根据爱因斯坦提出的相对论，以下说法正确的是（ ）
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．物体的质量取决于物体所含物质的多少，质量与速度大小无关
C．一个真实的物体，其运动速度有可能达到甚至超过真空中的光速
D．质量、长度、时间的测量结果都与观测者的相对运动状态有关
2．（2022高一下·淮安期中）A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA＞vB，在地面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
3．（2022高一下·重庆期中）经典力学有一定的适用范围和局限性，不适合用经典力学描述的运动是（ ）
A．子弹的飞行 B．飞船绕地球的运行
C．列车的运行 D．粒子接近光速的运动
4．（2021高一上·重庆月考）下列说法正确的是（ ）
A．牛顿是国际单位制中的基本单位
B．研究原子核结构时，因原子核很小，可把原子核看作质点
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与轨道间的侧向挤压
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短
5．（2021高一下·浙江期中）下列说法错误的是（ ）
A．经典力学适用于低速运动、宏观物体
B．汽车在通过弯道时，如果速度过大，往往出现“甩尾”现象，这是一种离心现象，这是由于受到离心力而产生的
C．开普勒继承了第谷对太阳系行星运动的观测数据，总结出开普勒三大定律
D．卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量的数值
6．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
7．（2021·嘉定一模）经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是（ ）
A．2.5×10-1m/s B．2.5×102m/s
C．2.5×105m/s D．2.5×108m/s
8．（2020高二下·房山期末）在1905年爱因斯坦提出了《狭义相对论理论》，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（ ）
A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
C．物体在接近光速运动时，它的质量会变小
D．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大
9．（2020高一下·安徽期末）关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（ ）
A．相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学
B．真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C．经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体
D．经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立
10．（2020高二下·北京期末）关于狭义相对论的说法，不正确的是（ ）
A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于 c，与光源的运动无关
C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
D．狭义相对论认为任何情况下物体的质量不变
11．（2020高二下·北京期末）一张正方形宣传画，边长为5m，平行贴于铁路旁的广告牌上，如图所示，假设一高速列车以0.6c速度驶过，在司机看来，宣传画是（ ）
A．长4m、高5m的长方形 B．长6.25m、高5m的长方形
C．4m×4m的正方形 D．长5m、高4m的长方形
12．（2020高二下·威海期末）下列说法正确的是（ ）
A．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的
C．微观粒子的运动规律可完全应用牛顿力学来说明
D．相对论和量子力学否定了牛顿力学的结论
13．（2020高一下·荆门期末）经典力学的基础是牛顿运动定律，但它也有自己的局限性，以下说法正确的是（ ）
A．经典力学适用于研究接近光速运行的物体的规律
B．经典力学一般不适用于微观粒子
C．经典力学和相对论是完全对立的
D．研究在高速公路上行驶的汽车的运动规律不适用牛顿运动定律
14．（2020高一下·宣城期末）关于经典力学、相对论和量子力学，下面说法中正确的是（ ）
A．量子力学和相对论的出现彻底否认了经典力学，是互不相容的几种理论
B．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体
C．经典力学适用于高速运动物体，也适用于低速微观粒子
D．经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形
15．（2020高一下·汕尾期末）像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性。下列说法正确的是（ ）
A．量子论和狭义相对论否定了经典力学
B．牛顿的万有引力理论适用于白矮星表面
C．相对论适用于任何情况下的任何物体
D．狭义相对论是时空观发展史上的一次大变革
16．（2020高一下·沭阳期中）一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（ ）
A．30m B．15m C．34m D．26m
二、多项选择题
17．（2019高一下·太原期末）关于经典时空观与相对论时空观，下列说法正确的（ ）
A．任何情况下物体的质量与物体的运动状态都无关
B．当物体的速度接近光速时，物体的质量随物体速度的增大而增大
C．经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系有关
D．相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的
18．（2019高二下·沈阳期中）接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（ ）
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
19．（2019高一下·岳阳月考）下列说法中正确的是（ ）
A．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的研究领域
B．经典力学在任何情况下都适用
C．相对论和量子力学否定了经典力学
D．狭义相对论指出：质量要随着物体运动速度的增大而增大
20．（2019·武威模拟）关于相对论，下列说法中正确的是（ ）
A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中不同
C．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大
D．微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量
E．在一个确定的参考系中观察，运动物体上面的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关
21．（2019·宁乡模拟）下列各说法中正确的是（ ）___________
A．对于受迫振动，驱动力的频率越大，受迫振动的振幅越大
B．摆钟偏慢时可缩短摆长进行校准
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关
D．火车鸣笛驶出站台时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
E．频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来.
三、非选择题
22．（2019·南京模拟）如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)．地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为 ．
23．（2018高一下·麒麟期中）一个原来静止的电子，经高压加速后速度为v＝6×106m/s.问电子的质量是增大了还是减小了？改变了百分之几？
24．一个静止质量m0＝1 kg的物体，与地球一起绕太阳公转的速度为30 km/s，在相应的惯性参考系中，观测者测得该物体的质量为多少？
25．当物体的速度v＝0.9c（c为光速）时，物体的质量增大到原质量的 倍.
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A、经典力学只是适用于宏观低速运动，不适用于微观高速粒子，所以A错；
B、在相对论中，根据相对论知识可以判别物体的质量于速度大小有关，所以B错；
C、根据光速不变原理可以判别所有物体的速度都不能超过光速，所以C错；
D、根据相对论知识可以得出质量、长度、时间的测量结果都与观察者的相对运动状态有关，所以D对；
正确答案为D。
【分析】根据相对论知识可以判别物体的长度、质量、时间都与物体运动速度有关，经典力学理论的适用性具有一定的局限性。
2．【答案】B
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】由Δt＝知，地面上的人观察到的结果为：A、B两火箭上的时钟都变慢了，又vA＞vB，则A火箭上的时钟走得最慢，地面上的时钟走得最快，因此B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由相对论效应Δt＝判断火箭A上的时钟和火箭B上时钟走得快慢。
3．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】经典力学的局限性是宏观物体及低速运动。当达到高速时，经典力学就不在适用。子弹的飞行、飞船绕地球的运行及列车的运行都属低速，经典力学能适用。而粒子接近光速运动，则经典力学就不在适用。
故答案为：D。
【分析】经典力学的局限性是高速运动及微观的粒子运动，所以粒子接近光速的运动不适用。
4．【答案】C
【知识点】质点；相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．国际单位制中力学的基本单位只有千克、米、秒，没有牛顿。A不符合题意；
B．研究原子核结构时，原子核的大小和形状不能忽略，如果把原子核看做质点，就没办法研究其结构，所以不能。B不符合题意；
C．火车拐弯需要向心力，如果内外轨道一样高，向心力只由外轨对轮缘的弹力提供，若在铁路的转弯处，外轨比内轨高，可以使轨道的支持力提供一部分向心力，可以减轻轮缘与轨道间的侧向挤压；C符合题意；
D．相对论的“高速”指的是接近光速，“和谐号”动车组高速行驶时，速度与光速相比依然很小，所以在地面上测得的其车厢长度不会明显变短。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】牛顿属于导出单位；物体能否作为质点主要看所研究的问题；和谐号高速行驶时其车厢长度基本保持不变。
5．【答案】B
【知识点】离心运动和向心运动；相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．经典力学适用于低速运动、宏观物体，A正确，不符合题意；
B．汽车在通过弯道时，如果速度过大，往往出现“甩尾”现象，这是一种离心现象，这是由于汽车所受地面的摩擦力小于所需的向心力而产生的，B错误，符合题意；
C．开普勒继承了第谷对太阳系行星运动的观测数据，总结出开普勒三大定律，C正确，不符合题意；
D．卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量的数值，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】经典力学适用于宏观、低速的物体；汽车出现离心现象是由于合力不足以充当向心力。
6．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．经典力学在低速宏观物理过程中适用，量子力学不可替代，A不符合题意；
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不符合题意；
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不符合题意；
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符合题意．
故答案为：D
【分析】经典力学在研究低速宏观的运动时具有一定的价值；超音速飞机的速度远远小于光速所以只能用经典力学解释；人造卫星的运动只能用经典力学来描述。
7．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】经典力学适应于宏观低速物体，不适应微观高速粒子，当物体的速度接近光速时，经典力学不再适用。
故答案为：D。
【分析】经典力学只适用于宏观低速运动不适用于微观高速运动。
8．【答案】B
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律都是相同的，所以A不符合题意；
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以B符合题意；
C．由相对论知
其中 为物体静止时的质量，所以当物体在接近光速运动时，它的质量会变大，所以C不符合题意；
D．由相对论可知
其中 为物体相对静止的人的长度，则当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，所以D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】在不同惯性参考系中，一切物体的规律都是相同的；利用光速不变原理可以判别光速的大小；利用相对论可以判别质量和长度的变化。
9．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，A不符合题意；
B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，B不符合题意；
C．经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；C不符合题意；
D．相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】相对论和量子力学没有否定经典力学；光速不变原理可以判别真空中光速在不同惯性参考系中是相同的；经典力学不适用于微观高速的物体。
10．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．根据狭义相对论的两个基本假设可知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A不符合题意；
B．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，B不符合题意；
C．狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，只涉及无加速运动的惯性系，C不符合题意；
D．相对论认为，物体的质量随速度的增大而增大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】相对论认为物体的质量随速度的增大而不断增大。
11．【答案】A
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】一张正方形宣传画，边长为5m，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以0.6c的速度接近此宣传画，根据相对论效应
司机测量时宣传画的长度变成4m，高5m的长方形，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用相对论的延长效应的表达式可以求出宣传画的长度。
12．【答案】A
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A符合题意；
B．相对论告诉我们，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，B不符合题意；
C．由于微观粒子的运动既有波动性，又有粒子性，所以运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律，C不符合题意；
D．相对论、量子论的提出，没有否定经典力学，经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】在不同惯性参考系中其物理规律形式都是相同的；真空中光速在不同惯性参考系中是相同的；微观粒子的运动规律不能利用牛顿力学解释；相对论和量子力学没有否定牛顿力学的结论，只是提出了适用的范围。
13．【答案】B
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．经典力学适用于研究宏观低速物体的运动，而不适用研究接近光速运行的物体的规律，A不符合题意；
B．经典力学适用于研究宏观低速物体的运动，一般不适用于微观粒子，B符合题意；
C．相对论是在经典力学的基础的基础上发展起来的，不是对经典力学的全面否定，排除，C不符合题意；
D．研究在高速公路上行驶的汽车的运动规律适用牛顿运动定律，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】经典力学不适用于高速运动的物体规律；相对论是在经典力学的基础上发展起来的；研究高速公路上运动的汽车可以使用牛顿运动定律。
14．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A．经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，A不符合题意；
C．经典力学理论只适用于低速运动的宏观物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，C不符合题意；
BD．相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形。对适用于宏观、低速运动的物体的运动仍然是正确的，B不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】经典力学和量子力学和相对论只是适用的范围不同，没有否定彼此；狭义相对论也适用于低速运动的物体；经典力学不适用于高速运动的物体。
15．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】相对论和量子论的出现不是否定原有经典力学，而是明确经典力学只在一定条件下适用，白矮星由于引力极大，万有引力不能解释，相对论和经典力学一样不是任何条件都适用，
故答案为：D。
【分析】相对论没有否定经典力学；万有引力不能实验于白矮星表面；相对论只适用于微观高速的问题。
16．【答案】D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m，根据长度的相对性
代入解得观察者测得火箭的长度
故答案为：D。
【分析】利用相对论长度的表达式可以求出火箭的长度。
17．【答案】B,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A. 物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计，A不符合题意。
B. 根据相对论原理，当物体的速度接近光速时，物体的质量随物体速度的增大而增大，B符合题意。
C. 经典时空观认为位移的测量、时间的测量都与参考系无关，C不符合题意。
D. 相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的，D符合题意。
故答案为：BD
【分析】相对论适用于高速领域，经典力学适用于低速、宏观领域，当相对论做低速处理，就会得到经典力学的结论。
18．【答案】A,C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】飞船相对地球高速运动，所以地球上的人观测飞船上的时钟较慢，而地球相对飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A、C符合题意；B、D不符合题意．
故答案为：AC
【分析】本题主要考查狭义相对论时间间隔的相对性，注意运动的相对的，飞船相对地球高速运动，地球也相对飞船高速运动．
19．【答案】A,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】经典力学只适用于宏观、低速、弱引力，故A正确，B错误。在经典力学中，物体的质量是不变的，而在狭义相对论中，物体的质量随物体的速度增大而增大，经典力学是在狭义相对论在低速条件下的近似，它并不是完全推翻了经典力学。故C错，D正确。
故答案为：AD
【分析】牛顿的经典力学只考虑了空间，而狭义相对论不仅考虑了空间，也考虑了时间。经典力学只适用于宏观低速物体，而微高速物体适用于狭义相对论。
20．【答案】A,D,E
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A符合题意；相对论告诉我们，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，B不符合题意；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，C不符合题意；微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量，D符合题意；在一个确定的参考系中观察，运动物体上面的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关，E符合题意；
故答案为：ADE.
【分析】不同参考系的物理规律相同；相对论提出光速不变原理；利用相对论可以判别运动杆比静止的杆短；利用相对论可以判别运动物体的质量大于静止物体的质量。
21．【答案】B,C,E
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A项：当驱动力的频率与振子的固有频率相等时，振子的振幅最大，A不符合题意；
B项：摆钟偏慢时，说明周期偏大，若要周期变小，则可缩短摆长，B符合题意；
C项：由爱因斯坦相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关，C符合题意；
D项：火车鸣笛远离我们时，间距离变大，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低，D不符合题意；
E项：由波的叠加原理可知，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且加强区域和减弱区域相互间隔开来，E符合题意。
故答案为：BCE。
【分析】受迫振动的振子固有频率和驱动力的频率相等时振幅最大；摆钟周期长可以缩短摆长；相对论提出光速不变原理；火车鸣笛远离我们时间距离变大，会导致笛声的频率比声源发声频率低。
22．【答案】大于；c(或光速)
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据 ，L0为在相对静止参考系中的长度，L为在相对运动参考系中的长度，地面上测得它们相距为L，是以高速飞船为参考系，而A测得的长度为以静止参考系的长度，大于L．根据光速不变原理，则A测得该信号的速度为c．
【分析】利用相对论可以判别两飞船的间隙变大，其光速保持不变。
23．【答案】解：根据爱因斯坦的狭义相对论得，运动后的质量增大了，且 ，所以改变的百分比为 ×100%＝0.02%。
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【分析】根据相对论可知，物体的运动速度越大，质量越大，根据公式求解即可。
24．【答案】解：根据狭义相对论，m＝
m＝ kg＝1.000 000 05 kg
故答案为：1.000 000 05 kg。
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【分析】可根据爱因斯坦相对论中质量与速度的关系中可得出。
25．【答案】2.29
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据质量与速度的关系，将v＝0.9c代入求得m＝ ＝ ≈2.29m0.
故答案为：2.29。
【分析】可根据爱因斯坦相对论中质量与速度的关系中可得出。
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