2026届高考物理一轮复习专题特训 牛顿力学的局限性与相对论初步（含解析）

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2026届高考物理一轮复习专题特训 牛顿力学的局限性与相对论初步
一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.牛顿定律适合于解决宏观、低速的物体运动问题
B.在真空中相对于不同的惯性参考系光速是不同的
C.在高速运动的列车中的钟表比静止在地面上的钟表走的快
D.在地面观察高速行进的列车时，测其长度会比它静止时的长度大
2．在物理学理论研究中，“高速”一般指接近光速，“低速”一般指远小于光速，下列所述情境中适合应用牛顿定律的是( )
A.宏观且低速 B.宏观且高速 C.微观且低速 D.微观且高速
3．牛顿创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦进一步发展了经典力学，创立了相对论。关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是( )
A.相对论时空观认为运动的时钟会变快，运动的尺子会变长
B.相对论时空观认为在某参考系中同时发生的两件事，在另一参考系看来不一定是同时的
C.经典力学不能适用于“天问一号”宇宙探测器在火星着陆
D.在经典力学中，物体的质量随运动状态改变而改变
4．在高速列车的车厢安装一盏灯，它每隔一定时间亮一次。列车上的人测得，灯在、两个时刻分别亮了一次，也就是说发生了两个事件，车上的人认为两个事件的时间间隔是；地面上的人测得这两个事件的时间间隔为。则与的关系是( )
A. B. C. D.无法确定
5．下列运动不能用经典力学描述的是( )
A.高铁列车从广州向北京飞驰 B.火箭携带卫星飞向太空
C.战斗机从航母上起飞 D.电子以接近光速的速度运动
6．北京正负电子对撞机（）中有一台长的直线加速器，用于加速正负电子束。设该加速器能对电子施加一恒力，使电子从静止开始长时间地加速。对于这个过程，下列判断可能正确的是( )
A.电子的速度将不断增大，最终将超过光速
B.电子先做加速运动，最后以光速做匀速直线运动
C.电子的速度接近光速时，牛顿运动定律将不再适用
D.电子是微观粒子，整个加速过程完全不能用牛顿运动定律解释
7．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
8．下列物理量属于标量的是( )
A.速度 B.加速度 C.位移 D.距离
9．下列物理情景中，经典的牛顿力学不再适用的是( )
A.电子以接近光的速度运动
B.射击场上，从枪膛射出的子弹
C.在武汉大学校园观赏樱花的游客
D.体育课上，被小明同学抛出的篮球
10．一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( )
A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30m
B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m
C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
11．如图所示，惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
12．关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是( )
A.狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
B.狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
C.牛顿物理学研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
D.牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
13．2017年10月16日，全球多国科学家同步举行新闻发布会，宣布人类第一次利用激光干涉法直接探测到来自双中子星合并（距地球约1.3亿光年）的引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号，此后2秒，美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴，这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件，标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代，也证实了爱因斯坦100多年前在广义相对论中有关引力波的预言，引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪，宛如石头丢进水里产生的波纹.根据以上信息判断正确的是( )
A.引力波的传播速度等于光束
B.具有质量的物体能产生引力波
C.干涉是波具有的性质，所以激光也是一种波
D.引力波的传播需要空气作为介质
14．下列说法正确的是( )
A.海豚有完善的声呐系统，海豚发出的声波比无线电波传播的速度快，方向性好
B.蝙蝠利用超声脉冲导航，当它飞向某一墙壁时，接收到的脉冲频率大于它发出的频率
C.声波击碎玻璃杯的实验原理是共振
D.频率相同，相位差恒定的两列波能产生稳定的干涉
E.狭义相对论原理指出：在不同的参与系中，一切物理规律都是相同的
15．在一列相对于地面的速度为v（v接近光速c）的高速行驶的火车上，人以速度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，下列说法正确的是( )
A.人相对于地面的速度小于人的速度和火车的速度之和
B.人相对于地面的速度大于人的速度和火车的速度之和
C.只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速
D.不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速
三、填空题
16．惯性系A和惯性系B相向而行，惯性系A中的人看惯性系B中的物理过程变___________，惯性系B中的人看惯性系A中的物理过程变___________。
17．假设有一天某人坐在“神舟”号飞船上,以0.5c的速度遨游太空,当他打开一个光源时飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为__________,飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为__________,在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是__________。
四、实验题
18．回答问题:
1.如下图所示,参考系相对于参考系静止时,人看到的光速是多少
2.参考系相对于参考系以速度向右运动,人看到的光速是多少
3.参考系相对于参考系以速度r向左运动,人看到的光速是多少
五、计算题
19．查阅资料，了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，写一篇相关的科技小论文。
20．一飞船以0.95c的速率飞过地球上空时，在地球上测得它的长度是18 m。求此飞船的固有长度。
参考答案
1．答案：A
解析：A.牛顿定律是经典物理学的基础，仅适用于低速、宏观领域，故A正确；
B.根据狭义相对论可知，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，故B错误；
C.根据狭义相对论的钟慢效应可知，在高速运动的列车中的钟表比静止在地面上的钟表走的慢，故C错误；
D.根据狭义相对论的尺缩效应可知，在地面观察高速行进的列车时，测其长度会比它静止时的长度小，故D错误。
故选A。
2．答案：A
解析：牛顿定律适用范围是宏观低速的情景。
故选A。
3．答案：B
解析：A.根据钟慢效应和尺缩效应，相对论时空观认为运动的时钟会变慢，运动的尺子会变短，故A错误；
B.相对论时空观认为在某参考系中同时发生的两件事，在另一参考系看来不一定是同时的，故B正确；
C.经典力学适用于宏观物体的低速运动，所以经典力学适用于“天问一号”宇宙探测器在火星着陆，故C错误；
D.在经典力学中，物体运动状态改变时，物体的质量不变，故D错误。
故选B。
4．答案：B
解析：根据时间的相对性可得，所以，故选B。
5．答案：D
解析：根据经典力学的适用条件可知，经典力学适用于低速宏观的物体，不适用于高速微观的物体，电子属于微观物体，因此电子的运动不能用经典力学来描述，而高铁列车的飞驰、火箭携带卫星升空和战斗机从航母上起飞都可以用经典力学来描述，D项说法错误，故符合题意，ABC项说法正确，故不符合题意。
综上所述，本题正确答案为D。
6．答案：C
解析：电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较小，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为它在被加速的最初阶段做匀加速运动。随着电子速度的增大，当接近光速时，相对论效应越来越显著，质量增大也越来越明显，电子不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用。
故选C。
7．答案：D
解析：经典力学的局限性是宏观物体极低速运动。当达到高速时，经典力学就不再适用。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，则经典力学就不再适用。
故选D。
8．答案：D
解析：速度、加速度、位移是矢量，距离是标量，D正确。
9．答案：A
解析：经典的牛顿力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体，A正确。
10．答案：B
解析：根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m，飞船上的人测量飞船的长度等于30m，所以A错误；B正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，故C、D错误.
11．答案：D
解析：根据相对论效应知，沿x轴方向正方形边长缩短，沿y轴方向正方形边长不变，故其形状为长方形，D正确.
12．答案：BC
解析：爱因斯坦创立狭义相对论为的是研究物体在高速运动时所遵循的规律.牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律。
选BC。
13．答案：ABC
解析：A.发现引力波，并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号，说明引力波的传播速度等于光束，故A正确；
B.引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪，因此具有质量的物体能产生引力波，故B正确；
C.引力波是以光速传播的时空扰动，是横波，故引力波应该有偏振现象，故C正确；
D.天文台探测到引力波，说明引力波可以在真空中传播，故D错误；
故选ABC.
14．答案：BCD
解析：海豚有完善的声呐系统，海豚的声呐系统发出的不是声波，是超声波.A错误；蝙蝠利用超声脉冲导航，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，与墙壁相互靠近，故接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于它发出的频率.B正确；当声波的频率等于玻璃杯的固有频率时玻璃杯振荡最剧烈，最容易被击碎，即声波击碎玻璃杯的实验原理是共振，C正确；根据干涉的条件可知，频率相同，相位差恒定的两列波能产生稳定的干涉.D正确；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；在不同的参考系中，一切物理规律都是不相同的.E错误.选BCD.
15．答案：AD
解析：火车的速度为v，人相对火车的速度为，地面上的人看到火车上的人相对地面的速度为，由以上分析可知，AD正确，BC错误。
16．答案：慢；慢
解析：时间延缓效应与相对运动的方向无关，静止参考系的时间是固有时间。惯性系A与惯性系B中的人都感觉自己的参考系是静止的，在相对某参考系运动的参考系来看，原参考系中的时间就变长了，运动就变慢了。
17．答案：c; c; c
解析：根据狭义相对论的假设,真空中的光速相对于不同的惯性参考系是相同的,即在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c。
18．答案：1.; 2.; 3.
解析：根据速度合成法则,第一种情况人看到的光速应是,第二种情况应是,第三种情况应是,而根据狭义相对论理论,光速是不变的,三种情况都应是.
19．答案：略
解析：
20．答案：58 m
解析：得
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