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（优生加练）
一、选择题
1．（2021高一下·德惠月考）关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是（ ）
A．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的
B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系
C．研究接近光速的粒子不适合使用经典力学
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别
【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】AB．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，AB正确，不符合题意；
C．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题，C正确，不符合题意；
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论没有区别，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体的速度大小远小于光速时，其相对论和经典力学的结论没有区别；研究接近光速的粒子不适合使用经典力学，只适合相对论。
2．（2019高二下·张家口期中）在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是（ ）
A．运动中的物体，其质量无法测量
B．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C．物体的质量太大
D．物体质量并不随速度变化而变化
【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】物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，A不符合题意；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，B符合题意；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，CD不符合题意．
故答案为：B
【分析】利用弹簧秤可以测量运动中物体的质量；由于物体的速度小于光速所以质量变化非常小。
3．（2019高二下·扬州开学考）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）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只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AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了
C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-v
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A先接收到闪光
【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.由爱因斯坦的长度收缩原理 ，可知运动的速度v越大，测出的距离 越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；A符合题意.
B.由时间变慢假说 ，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；B不符合题意.
C.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；C不符合题意.
D.甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c，距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；D不符合题意.
故答案为：A.
【分析】利用爱因斯坦的长度收缩原理可以判别甲乙测量的AB间的距离；利用时间变慢假说可以判别时间的变化；利用光速不变原理可以判别光速的大小；利用光速可以判别是同时接收到闪光。
4．（2017·河东模拟）经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，这里的“高速”指（ ）
A．接近真空中光的传播速度 B．第一宇宙速度
C．高速列车允许行驶的最大速度 D．声音在空气中的传播速度
【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】解：相对论的创始人是爱因斯坦，据相对论理论，时间、空间与物体的运动速度有关，如：相对质量公式为：M= 是物体静止时的质量，M是物体的运动时的质量，v是物体速度，c是光速．所以这里的：“高速”应该是指接近真空中光的传播速度，故A正确，BCD错误．
故选：A
【分析】经典力学的局限性一节提到，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．
5．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）在一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )
A．洞口为椭圆形，长度变短 B．洞口为圆形、长度不变
C．洞口为椭圆形、长度不变 D．洞口为圆形，长度变短
【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】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.
【分析】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，即洞口为圆形。
6．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）当物体以很大速度运动时，它的质量m与静止质量m0的关系是，此时它的动能应该是( )
A．mv2 B．m0v2
C．mc2－m0c2 D．以上说法都不对
【答案】C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】对于高速运动的物体，公式Ek＝mv2不再成立．只有当v c时，Ek＝mv2才成立．
【分析】静质量指物体静止时的质量，不随物体形状、状态、位置的变化而变化；动质量指物体运动时的质量，与物体的运动速度有关，会随着物体的速度变化而变化。
二、多项选择题
7．（2019·衡阳模拟）下列说法正确的是_____。
A．医院里用于检测的彩超的原理是：向病人体内发射超声波，经血液反射后被接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术应用了多普勒效应
B．单摆做简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比
C．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体比物体所处的实际位置低
D．水中的气泡，看起来很明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
E．地面上静止的人观察一条沿杆自身长度高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
【答案】A,B,E
【知识点】单摆及其回复力与周期；多普勒效应；相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A、医院里用于检测的彩超的原理是：向病人体内发射超声波，经血液反射后被接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术应用了多普勒效应，A符合题意；
B、简谐运动的回复力F＝－kx；x为偏离平衡位置的位移大小；故说明简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比，B符合题意；
B、光发生折射的条件是：当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，会发生折射现象；景物的光斜射到水面上，由光发生折射的条件知会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚象，所以比实际位置高，所以潜水员在水中看水面上的物体时，看到的位置比物体的实际位置偏高，C不符合题意；
D、水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D不符合题意；
E、考虑相对论效应，地面上静止的人观察一条沿自身长度高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，E符合题意；
故答案为：ABE。
【分析】波在波源移向观察者接近时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低；简谐振动，当振子离平衡位置最远的时候，速度最小，当振子离平衡位置近的时候，速度最大，加速度方向指向平衡位置。
8．（2018高一下·西山期中）爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为（ ）
A．否定了经典力学的绝对时空观
B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性
C．打破了经典力学体系的局限性
D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
【答案】B,C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A、运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大，这是狭义相对论的几个重要的效应，揭示了时间、空间并非绝对不变的属性，A不符合题意，B符合题意；
C、爱因斯坦相对论解释了经典牛顿力学不能解释的高速、微观范围，但狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，它打破了经典力学体系的局限性，C符合题意；
D、普拉克提出的量子理论使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界，D不符合题意。
故答案为：BC
【分析】该题目考察的是相对论的内容，但并不是计算、理解的知识，主要是物理学史的内容，平时注意积累和记忆即可。
9．（高中物理人教版必修2第六章第6节经典力学的局限性同步练习）对于公式m＝ ，下列说法中正确的是（ ）
A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量
B．当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用
C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动
D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化
【答案】C,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B错，C、D对.
故答案为：CD。
【分析】A：式中m0是物体静止时的质量，故A错；
BC：当V>0时，m>m0，有两种情况，一是当速度还较小时，此时质量变化还十分微弱，这时经典力学成立；二是当V接近光速时，质量变化就很明显，这时经典力学不适用；
10．（高中物理人教版必修2第六章第6节经典力学的局限性同步练习）下列说法中正确的是（ ）
A．根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变、半径变为原来的 时，引力将变为原来的4倍
B．按照广义相对论可以知道，当星球质量不变、半径变为原来的 时，引力将大于原来的4倍
C．在天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大
D．在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大
【答案】A,B
【知识点】万有引力定律；相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大；但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大.
故答案为：AB。
【分析】由万有引力定律公式F=G可得，当星球质量不变，半径变为原来的时，引力将变为原来的4倍，其适用条件是可将这两个星球看成质点。
11．（2016·新乡模拟）1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，给物理科学带来了巨大的进步．根据狭义相对论的理论，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都是相同的
C．根据狭义相对论可知，同时是绝对的
D．根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的
E．根据狭义相对论可知，在相对地面以速度v高速运动的火车上，当人以相对火车速度u′沿火车前进的方向运动时，则该人相对地面的速度为u=u′+v
【答案】A,B,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】解：A、根据相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A正确；
B、根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．故B正确；
C、根据狭义相对论可知，在不同的惯性系中，同时是相对的，故C错误；
D、有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，故D正确．
E、在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度变换公式得：他相对地面的速度u= ＜u′+v．故E错误．
故选：ABD
【分析】根据狭义相对论的理论的基本假设，1相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同，2 光速不变原理；有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的．
根据相对论速度变换公式u= 即可解答选项E．
12．（2017高一上·成都期末）下列对经典力学的说法中，不正确的是（ ）
A．牛顿建立了经典力学的理论体系
B．用经典力学能够解释高速列车的运动规律
C．用经典力学不能解释微观高速粒子的某些现象
D．相对论和量子理论完全否定了经典力学
【答案】C,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】解：A、牛顿运动定律是经典力学的核心理论，建立了经典力学体系； 故A正确，
B、高速列车的运动规律遵守牛顿运动定律，其规律属于经典力学．故B正确．
C、用经典力学不能适用于微观高速粒子的现象，故C不正确；
D、相对论、量子论并没有完全否定经典力学，只是提出经典力学具有局限性，故D不正确．
故AB不符合题意，CD符合题意；
故答案为：CD．
【分析】经典力学不能适用于微观高速粒子的现象，相对论、量子论并没有完全否定经典力学。
13．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是( )
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了
【答案】B,C,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】因为表达式l＝l0和Δt＝，可知l＜l0和Δt＞Δτ，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物体的长度越短，物理过程所经历的时间越长．故B、C、D正确．
【分析】根据公式l＝l0和Δt＝即可分析理解。
14．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）下列说法中正确的是( )
A．万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释
B．电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释
C．狭义相对论是惯性参考系之间的理论
D．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架
【答案】B,C,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】狭义相对论理论认为电磁相互作用的传播速度c是自然界中速度的极限，而星球的运动不能够超过光速影响到远处的另一个星球，所以万有引力理论无法纳入狭义相对论，故选项A错误，B、D正确；狭义相对论是惯性参考系之间的理论，故选项C正确．
【分析】经典力学使用条件为：宏观，低速．相对论才能解释微观，高速运动现象．万有引力定律适用于质点间的引力相互作用．G是一个比例常量，但有单位．
15．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）关于非惯性系，下列说法正确的是（ ）
A．匀速运动的参考系是非惯性系
B．变速运动的参考系是非惯性系
C．牛顿定律在非惯性系中不再成立
D．牛顿定律在非惯性系中仍然成立
【答案】B,C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】如何选择参照系，必须从具体情况来考虑，一般情况下我们以地面或地面上的物体作为参考系．牛顿运动定律只适用于惯性参考系。
【分析】参考系，是指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系；参考系的选取是任意的，牛顿运动定律只适用于惯性参考系。
16．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）一个物体静止时质量为m0，能量为E0；速度为v时，质量为m，能量为E，动能为Ek，下列说法正确的是( )
A．物体速度为v时能量E＝mc2
B．物体速度为v时动能Ek＝mc2
C．物体速度为v时动能Ek＝mv2
D．物体速度为v时动能Ek＝(m－m0)c2
【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】根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E0表示物体静止时的能量，m0表示物体静止时的质量，如果速度为v时的质量为m，则速度为v时物体的能量为mc2，则此时物体的动能为Ek＝mc2－m0c2，故选项A、D正确，B、C错误．
【分析】根据爱因斯坦的质能方程明确物体的能量及动能．
17．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中的正确的是( )
A．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的
B．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的
C．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的
D．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的
【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】船外静止的观察者所选的参考系是惯性参考系，看到光是沿直线传播的．飞船在做匀加速直线运动，是非惯性参考系．在非惯性参考系中，时钟变慢、空间弯曲，所以航天员看到的光是沿曲线传播的．
【分析】根据等效原理，航天员完全可以认为飞船没有加速运动，而是在船尾方向存在一块巨大的物体，它的引力场影响了飞船内的物理过程．因此我们得出结论：物质的引力使光线弯曲．
三、非选择题
18．（高中物理人教版必修2第六章第6节经典力学的局限性同步练习）根据爱因斯坦的狭义相对论，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即m＝ .请讨论：
（1）如果你使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？为什么？
（2）光有静止质量吗？如果有，情况将会怎样？
【答案】（1）解：由m＝ 知：当v＝c时，m应是无穷大.随着质量的不断增大，产生加速度的力会随着不断增大，使加速越来越困难.因此一个物体不管怎样加速，它的速度不会等于甚至超过光速。
故答案为：不会。
（2）解：光没有静止质量.若光有静止质量，当光传播时速度为c，由m＝ ，它传播时的质量会无穷大，光照射到物体上，如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上，后果不堪设想.
故答案为：没有。
【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。
19．（2016·南京模拟）如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度u（u接近光速c）远离地球，飞船发出频率为 的单色光．地面上的人接收到光的频率 （选填“大于 ”、“等于”或“小于”） ，看到宇宙飞船宽度 （选填“大于 ” 、“等于”或“小于”）l．
【答案】小于；等于
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】由相对论可知，光的传播速度不变，因此该光相对飞船的速度等于c；飞船高速远离地球，由多普勒效应可知，地球上接收到的光的频率小于ν，根据爱因斯坦的相对论的尺缩效应，看到宇宙飞船宽度的长度减小，但宽度不变。
【分析】相对论速度叠加公式；由相对论原理可以得到单色光的速度；依据多普勒效应可以判定频率变化；根据相对论效应中的尺缩效应判断地球上观察到宇宙飞船的尺寸变化情况。
20．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）关于宇宙的成因，目前比较易被接受的是宇宙起源于 .
【答案】大爆炸
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】目前关于宇宙成因有许多说法，其中具代表性并为多数科学家所接受的是“大爆炸”学说，认为宇宙起源于一次大爆炸.尽管“大爆炸”学说受到很多人支持，但仍有多不解之谜.
【分析】加强对相关历史知识的了解。
21．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是： .由此可见，物体质量 ，其蕴含的能量 ．能量与质量成 ，所以质能方程又可写成 ．
【答案】E＝mc2；越大；越多；正比；ΔE＝Δmc2
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：E＝mc2.由此可见，物体质量越大其蕴含的能量越多。能量与质量成正比，所以质能方程又可写成ΔE＝Δmc2。
【分析】爱因斯坦的质能方程。
22．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．
【答案】飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任何天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【分析】一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
23．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）在以0.5g加速度前进的火车中，摆长为l的单摆的周期为火车静止时单摆周期的 倍.（g为自由落体的加速度）
【答案】0.94
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】火车静止时单摆周期为T，据单摆的周期公式有：
火车以0.5g加速度前进时，增加一个与加速度反向的惯性力，则车内的自由落体加速度等效为：
此时单摆的周期
，
故以 加速度行驶的火车中，单摆周期为火车静止时单摆周期的0.94倍.
【分析】根据单摆的周期公式 分析即可。
24．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）广义相对性原理：在 中，物理规律都是 的．
等效原理：一个 引力场与一个 的参考系等价．
广义相对论的几个结论：①物质的 使光线弯曲．②引力场的存在使空间不同位置的 出现差别，引力场 ，时间进程越慢．
【答案】任何参考系；相同；均匀的；做匀加速运动；引力；时间进程；越强
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】广义相对性原理：在任何参考系，物理规律都是相同的。
【分析】加强相关知识的理解。
25．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）电子的静止质量m0＝9.11×10－31kg，经电压加速后速率为0.94c，求电子的相对论质量．
【答案】由狭义相对论知
m＝＝kg
＝2.69×10－30kg.
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】 【分析】根据狭义相对论知m＝分析即可。
26．（人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习）请同学们考虑并回答以下几个问题：
①如图所示，参考系 相对于参考系 静止时，人看到的光速应是多少？
②参考系 相对于参考系 以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？
③ 参考系 相对于参考系 以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？
【答案】根据狭义相对论理论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，都应是 .
分析：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．
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据狭义相对论理论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，都应是 .
【分析】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．
27．（人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习）试述经典力学的时空观及所遇到的困难.
【答案】经典力学的时空观认为：时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的.按该观点和伽利略的相对性原理，就会得到在不同的惯性系中所测得的光速是不同的.而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难.
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【分析】经典力学的基础是牛顿运动定律，适用于宏观、低速、弱引力的情况。
28．（人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习） 的参考系称为惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系时就是惯性系． 不成立的参考系称为非惯性系．例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察到路边的树木、房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立，这里加速的车厢就是非惯性系．
【答案】牛顿运动定律能够成立；牛顿运动定律
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】牛顿运动定律能够成立的参考系称为惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系时就是惯性系；牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．
【分析】加强概念的理解。
29．（人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习）如图所示，在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5 kg的小球，正随车厢以20 m/s的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？
【答案】对车上的观察者：
物体的初速 ，加速度 。
10 s时的速度
对地上的观察者
方法一：物体初速度
加速度
10 s末速度
方法二：根据速度合成法则
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】注意：在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个 ，另一个 ，但我们却用了同样的运动定律和速度合成法则.也就是说，力学规律在任何惯性系中都是相同的.
【分析】参考系不同物体的运动就有所不同，所以选择怎样的参考系是解决问题要注意的，在高中物理中，一般选取地面或地面上的物体为参考系，这也是牛顿经典力学适用的范围。
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（优生加练）
一、选择题
1．（2021高一下·德惠月考）关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是（ ）
A．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的
B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系
C．研究接近光速的粒子不适合使用经典力学
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别
2．（2019高二下·张家口期中）在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是（ ）
A．运动中的物体，其质量无法测量
B．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C．物体的质量太大
D．物体质量并不随速度变化而变化
3．（2019高二下·扬州开学考）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）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只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AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了
C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-v
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A先接收到闪光
4．（2017·河东模拟）经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，这里的“高速”指（ ）
A．接近真空中光的传播速度 B．第一宇宙速度
C．高速列车允许行驶的最大速度 D．声音在空气中的传播速度
5．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）在一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )
A．洞口为椭圆形，长度变短 B．洞口为圆形、长度不变
C．洞口为椭圆形、长度不变 D．洞口为圆形，长度变短
6．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）当物体以很大速度运动时，它的质量m与静止质量m0的关系是，此时它的动能应该是( )
A．mv2 B．m0v2
C．mc2－m0c2 D．以上说法都不对
二、多项选择题
7．（2019·衡阳模拟）下列说法正确的是_____。
A．医院里用于检测的彩超的原理是：向病人体内发射超声波，经血液反射后被接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术应用了多普勒效应
B．单摆做简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比
C．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体比物体所处的实际位置低
D．水中的气泡，看起来很明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
E．地面上静止的人观察一条沿杆自身长度高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
8．（2018高一下·西山期中）爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为（ ）
A．否定了经典力学的绝对时空观
B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性
C．打破了经典力学体系的局限性
D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
9．（高中物理人教版必修2第六章第6节经典力学的局限性同步练习）对于公式m＝ ，下列说法中正确的是（ ）
A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量
B．当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用
C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动
D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化
10．（高中物理人教版必修2第六章第6节经典力学的局限性同步练习）下列说法中正确的是（ ）
A．根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变、半径变为原来的 时，引力将变为原来的4倍
B．按照广义相对论可以知道，当星球质量不变、半径变为原来的 时，引力将大于原来的4倍
C．在天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大
D．在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大
11．（2016·新乡模拟）1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，给物理科学带来了巨大的进步．根据狭义相对论的理论，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都是相同的
C．根据狭义相对论可知，同时是绝对的
D．根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的
E．根据狭义相对论可知，在相对地面以速度v高速运动的火车上，当人以相对火车速度u′沿火车前进的方向运动时，则该人相对地面的速度为u=u′+v
12．（2017高一上·成都期末）下列对经典力学的说法中，不正确的是（ ）
A．牛顿建立了经典力学的理论体系
B．用经典力学能够解释高速列车的运动规律
C．用经典力学不能解释微观高速粒子的某些现象
D．相对论和量子理论完全否定了经典力学
13．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是( )
A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了
B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化
D．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了
14．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）下列说法中正确的是( )
A．万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释
B．电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释
C．狭义相对论是惯性参考系之间的理论
D．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架
15．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）关于非惯性系，下列说法正确的是（ ）
A．匀速运动的参考系是非惯性系
B．变速运动的参考系是非惯性系
C．牛顿定律在非惯性系中不再成立
D．牛顿定律在非惯性系中仍然成立
16．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）一个物体静止时质量为m0，能量为E0；速度为v时，质量为m，能量为E，动能为Ek，下列说法正确的是( )
A．物体速度为v时能量E＝mc2
B．物体速度为v时动能Ek＝mc2
C．物体速度为v时动能Ek＝mv2
D．物体速度为v时动能Ek＝(m－m0)c2
17．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中的正确的是( )
A．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的
B．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的
C．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的
D．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的
三、非选择题
18．（高中物理人教版必修2第六章第6节经典力学的局限性同步练习）根据爱因斯坦的狭义相对论，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即m＝ .请讨论：
（1）如果你使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？为什么？
（2）光有静止质量吗？如果有，情况将会怎样？
19．（2016·南京模拟）如图所示，宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以速度u（u接近光速c）远离地球，飞船发出频率为 的单色光．地面上的人接收到光的频率 （选填“大于 ”、“等于”或“小于”） ，看到宇宙飞船宽度 （选填“大于 ” 、“等于”或“小于”）l．
20．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）关于宇宙的成因，目前比较易被接受的是宇宙起源于 .
21．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是： .由此可见，物体质量 ，其蕴含的能量 ．能量与质量成 ，所以质能方程又可写成 ．
22．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．
23．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）在以0.5g加速度前进的火车中，摆长为l的单摆的周期为火车静止时单摆周期的 倍.（g为自由落体的加速度）
24．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）广义相对性原理：在 中，物理规律都是 的．
等效原理：一个 引力场与一个 的参考系等价．
广义相对论的几个结论：①物质的 使光线弯曲．②引力场的存在使空间不同位置的 出现差别，引力场 ，时间进程越慢．
25．（人教版物理高二选修3-4 15.4广义相对论简介同步练习）电子的静止质量m0＝9.11×10－31kg，经电压加速后速率为0.94c，求电子的相对论质量．
26．（人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习）请同学们考虑并回答以下几个问题：
①如图所示，参考系 相对于参考系 静止时，人看到的光速应是多少？
②参考系 相对于参考系 以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？
③ 参考系 相对于参考系 以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？
27．（人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习）试述经典力学的时空观及所遇到的困难.
28．（人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习） 的参考系称为惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系时就是惯性系． 不成立的参考系称为非惯性系．例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察到路边的树木、房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立，这里加速的车厢就是非惯性系．
29．（人教版物理高二选修3-4 15.1相对论的诞生同步练习）如图所示，在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5 kg的小球，正随车厢以20 m/s的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？
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】AB．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，AB正确，不符合题意；
C．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题，C正确，不符合题意；
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论没有区别，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体的速度大小远小于光速时，其相对论和经典力学的结论没有区别；研究接近光速的粒子不适合使用经典力学，只适合相对论。
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】物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，A不符合题意；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，B符合题意；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，CD不符合题意．
故答案为：B
【分析】利用弹簧秤可以测量运动中物体的质量；由于物体的速度小于光速所以质量变化非常小。
3．【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.由爱因斯坦的长度收缩原理 ，可知运动的速度v越大，测出的距离 越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；A符合题意.
B.由时间变慢假说 ，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；B不符合题意.
C.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；C不符合题意.
D.甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c，距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；D不符合题意.
故答案为：A.
【分析】利用爱因斯坦的长度收缩原理可以判别甲乙测量的AB间的距离；利用时间变慢假说可以判别时间的变化；利用光速不变原理可以判别光速的大小；利用光速可以判别是同时接收到闪光。
4．【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】解：相对论的创始人是爱因斯坦，据相对论理论，时间、空间与物体的运动速度有关，如：相对质量公式为：M= 是物体静止时的质量，M是物体的运动时的质量，v是物体速度，c是光速．所以这里的：“高速”应该是指接近真空中光的传播速度，故A正确，BCD错误．
故选：A
【分析】经典力学的局限性一节提到，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．
5．【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】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.
【分析】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，即洞口为圆形。
6．【答案】C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】对于高速运动的物体，公式Ek＝mv2不再成立．只有当v c时，Ek＝mv2才成立．
【分析】静质量指物体静止时的质量，不随物体形状、状态、位置的变化而变化；动质量指物体运动时的质量，与物体的运动速度有关，会随着物体的速度变化而变化。
7．【答案】A,B,E
【知识点】单摆及其回复力与周期；多普勒效应；相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A、医院里用于检测的彩超的原理是：向病人体内发射超声波，经血液反射后被接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术应用了多普勒效应，A符合题意；
B、简谐运动的回复力F＝－kx；x为偏离平衡位置的位移大小；故说明简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比，B符合题意；
B、光发生折射的条件是：当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，会发生折射现象；景物的光斜射到水面上，由光发生折射的条件知会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚象，所以比实际位置高，所以潜水员在水中看水面上的物体时，看到的位置比物体的实际位置偏高，C不符合题意；
D、水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从水或玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D不符合题意；
E、考虑相对论效应，地面上静止的人观察一条沿自身长度高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，E符合题意；
故答案为：ABE。
【分析】波在波源移向观察者接近时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低；简谐振动，当振子离平衡位置最远的时候，速度最小，当振子离平衡位置近的时候，速度最大，加速度方向指向平衡位置。
8．【答案】B,C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】A、运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大，这是狭义相对论的几个重要的效应，揭示了时间、空间并非绝对不变的属性，A不符合题意，B符合题意；
C、爱因斯坦相对论解释了经典牛顿力学不能解释的高速、微观范围，但狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，它打破了经典力学体系的局限性，C符合题意；
D、普拉克提出的量子理论使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界，D不符合题意。
故答案为：BC
【分析】该题目考察的是相对论的内容，但并不是计算、理解的知识，主要是物理学史的内容，平时注意积累和记忆即可。
9．【答案】C,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B错，C、D对.
故答案为：CD。
【分析】A：式中m0是物体静止时的质量，故A错；
BC：当V>0时，m>m0，有两种情况，一是当速度还较小时，此时质量变化还十分微弱，这时经典力学成立；二是当V接近光速时，质量变化就很明显，这时经典力学不适用；
10．【答案】A,B
【知识点】万有引力定律；相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大；但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大.
故答案为：AB。
【分析】由万有引力定律公式F=G可得，当星球质量不变，半径变为原来的时，引力将变为原来的4倍，其适用条件是可将这两个星球看成质点。
11．【答案】A,B,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】解：A、根据相对性原理，在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A正确；
B、根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．故B正确；
C、根据狭义相对论可知，在不同的惯性系中，同时是相对的，故C错误；
D、有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的，故D正确．
E、在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度变换公式得：他相对地面的速度u= ＜u′+v．故E错误．
故选：ABD
【分析】根据狭义相对论的理论的基本假设，1相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同，2 光速不变原理；有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的．
根据相对论速度变换公式u= 即可解答选项E．
12．【答案】C,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】解：A、牛顿运动定律是经典力学的核心理论，建立了经典力学体系； 故A正确，
B、高速列车的运动规律遵守牛顿运动定律，其规律属于经典力学．故B正确．
C、用经典力学不能适用于微观高速粒子的现象，故C不正确；
D、相对论、量子论并没有完全否定经典力学，只是提出经典力学具有局限性，故D不正确．
故AB不符合题意，CD符合题意；
故答案为：CD．
【分析】经典力学不能适用于微观高速粒子的现象，相对论、量子论并没有完全否定经典力学。
13．【答案】B,C,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】因为表达式l＝l0和Δt＝，可知l＜l0和Δt＞Δτ，一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，惯性系速度越大，我们观察到的物体的长度越短，物理过程所经历的时间越长．故B、C、D正确．
【分析】根据公式l＝l0和Δt＝即可分析理解。
14．【答案】B,C,D
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】狭义相对论理论认为电磁相互作用的传播速度c是自然界中速度的极限，而星球的运动不能够超过光速影响到远处的另一个星球，所以万有引力理论无法纳入狭义相对论，故选项A错误，B、D正确；狭义相对论是惯性参考系之间的理论，故选项C正确．
【分析】经典力学使用条件为：宏观，低速．相对论才能解释微观，高速运动现象．万有引力定律适用于质点间的引力相互作用．G是一个比例常量，但有单位．
15．【答案】B,C
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】如何选择参照系，必须从具体情况来考虑，一般情况下我们以地面或地面上的物体作为参考系．牛顿运动定律只适用于惯性参考系。
【分析】参考系，是指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系；参考系的选取是任意的，牛顿运动定律只适用于惯性参考系。
16．【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】根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，它包含了物体具有的所有形式的能量，E0表示物体静止时的能量，m0表示物体静止时的质量，如果速度为v时的质量为m，则速度为v时物体的能量为mc2，则此时物体的动能为Ek＝mc2－m0c2，故选项A、D正确，B、C错误．
【分析】根据爱因斯坦的质能方程明确物体的能量及动能．
17．【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】船外静止的观察者所选的参考系是惯性参考系，看到光是沿直线传播的．飞船在做匀加速直线运动，是非惯性参考系．在非惯性参考系中，时钟变慢、空间弯曲，所以航天员看到的光是沿曲线传播的．
【分析】根据等效原理，航天员完全可以认为飞船没有加速运动，而是在船尾方向存在一块巨大的物体，它的引力场影响了飞船内的物理过程．因此我们得出结论：物质的引力使光线弯曲．
18．【答案】（1）解：由m＝ 知：当v＝c时，m应是无穷大.随着质量的不断增大，产生加速度的力会随着不断增大，使加速越来越困难.因此一个物体不管怎样加速，它的速度不会等于甚至超过光速。
故答案为：不会。
（2）解：光没有静止质量.若光有静止质量，当光传播时速度为c，由m＝ ，它传播时的质量会无穷大，光照射到物体上，如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上，后果不堪设想.
故答案为：没有。
【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。
19．【答案】小于；等于
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】由相对论可知，光的传播速度不变，因此该光相对飞船的速度等于c；飞船高速远离地球，由多普勒效应可知，地球上接收到的光的频率小于ν，根据爱因斯坦的相对论的尺缩效应，看到宇宙飞船宽度的长度减小，但宽度不变。
【分析】相对论速度叠加公式；由相对论原理可以得到单色光的速度；依据多普勒效应可以判定频率变化；根据相对论效应中的尺缩效应判断地球上观察到宇宙飞船的尺寸变化情况。
20．【答案】大爆炸
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】目前关于宇宙成因有许多说法，其中具代表性并为多数科学家所接受的是“大爆炸”学说，认为宇宙起源于一次大爆炸.尽管“大爆炸”学说受到很多人支持，但仍有多不解之谜.
【分析】加强对相关历史知识的了解。
21．【答案】E＝mc2；越大；越多；正比；ΔE＝Δmc2
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：E＝mc2.由此可见，物体质量越大其蕴含的能量越多。能量与质量成正比，所以质能方程又可写成ΔE＝Δmc2。
【分析】爱因斯坦的质能方程。
22．【答案】飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任何天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【分析】一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
23．【答案】0.94
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】火车静止时单摆周期为T，据单摆的周期公式有：
火车以0.5g加速度前进时，增加一个与加速度反向的惯性力，则车内的自由落体加速度等效为：
此时单摆的周期
，
故以 加速度行驶的火车中，单摆周期为火车静止时单摆周期的0.94倍.
【分析】根据单摆的周期公式 分析即可。
24．【答案】任何参考系；相同；均匀的；做匀加速运动；引力；时间进程；越强
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】广义相对性原理：在任何参考系，物理规律都是相同的。
【分析】加强相关知识的理解。
25．【答案】由狭义相对论知
m＝＝kg
＝2.69×10－30kg.
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】 【分析】根据狭义相对论知m＝分析即可。
26．【答案】根据狭义相对论理论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，都应是 .
分析：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．
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】根据狭义相对论理论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，都应是 .
【分析】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．
27．【答案】经典力学的时空观认为：时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的.按该观点和伽利略的相对性原理，就会得到在不同的惯性系中所测得的光速是不同的.而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难.
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【分析】经典力学的基础是牛顿运动定律，适用于宏观、低速、弱引力的情况。
28．【答案】牛顿运动定律能够成立；牛顿运动定律
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】牛顿运动定律能够成立的参考系称为惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系时就是惯性系；牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．
【分析】加强概念的理解。
29．【答案】对车上的观察者：
物体的初速 ，加速度 。
10 s时的速度
对地上的观察者
方法一：物体初速度
加速度
10 s末速度
方法二：根据速度合成法则
【知识点】相对论时空观与牛顿力学的局限性
【解析】【解答】注意：在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个 ，另一个 ，但我们却用了同样的运动定律和速度合成法则.也就是说，力学规律在任何惯性系中都是相同的.
【分析】参考系不同物体的运动就有所不同，所以选择怎样的参考系是解决问题要注意的，在高中物理中，一般选取地面或地面上的物体为参考系，这也是牛顿经典力学适用的范围。
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