寒假作业09 经典力学的局限性与相对论初步 单元巩固分层练习-2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

寒假作业09 经典力学的局限性与相对论初步 巩固分层练习 分层一：夯实基础练 一、单选题 1．关于经典力学的成就与局限性的有关说法不正确的是（　　） A．经典力学又称牛顿力学 B．与经典力学体系相适应，牛顿建立了绝对时空观 C．经典力学能解释微观世界丰富多彩的现象 D．经典力学只适用于宏观（）、低速（）、弱引力场（例如地球附近） 2．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，下列说法中正确的是（　　） ①船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的　②船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的　③航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的　④航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的 A．①② B．③④ C．②③ D．①④ 3．关于太阳系中的行星的说法正确的是（）． A．金星和地球的外壳都是由坚硬的岩石组成的 B．火星和木星的外壳都是由坚硬的岩石组成的 C．水星和金星没有坚硬的外壳，是气态行星 D．天王星有坚硬的外壳，是太阳系中最大的一颗行星 4．下列关于经典力学的适用范围及其局限性的描述，正确的是（　　） A．经典力学适用于以任意速度运动的物体 B．经典力学适用于宏观物体和微观粒子的运动 C．经典力学适用于做高速运动的微观粒子 D．经典力学适用于做低速运动的宏观物体 5．若沿空间站运动方向向前发出一束激光，设真空中的光速为c，空间站对地速度为v，则地面上观察者测得的光速为（    ） A． B．c C． D．无法确定 6．下列关于恒星观测的叙述正确的是（　　） A．没有闪烁现象 B．亮度最大 C．在星空中位置相对不变 D．在星空中移动 7．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，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，下列表述不正确的是 A．牛顿发现了万有引力定律 B．相对论的创立表明经典力学已不再适用 C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量 D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域 8．科学的发展离不开科学家的不断探索。关于科学家及其贡献，下列说法正确的是（    ） A．托勒密否定了地心说，提出了日心说 B．第谷利用大量天文数据归纳出了行星运动三定律 C．牛顿利用万有引力定律推算并观察到了海王星的存在 D．爱因斯坦提出的相对论没有全面否定牛顿力学 分层二：能力提升练 二、多选题 9．20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明    (    ) A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论 B．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的 C．不同领域的事物各有其本质与规律 D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律 10．如图所示，甲、乙、丙三个完全相同的时钟，甲放在地面上，乙、丙分别放在两架航天飞机上，航天飞机沿同一方向高速飞离地球，但是乙所在的飞机比丙所在的飞机飞得快。则乙所在飞机上的观察者认为（　　） A．走得最快的钟是甲 B．走得最快的钟是乙 C．走得最快的钟是丙 D．走得最慢的钟是甲 11．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1.4c B．甲观察到乙的身高不变 C．甲观察到乙所乘的飞船变短 D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快 12．如图甲所示，质子束被加速到接近光速；如图乙所示，中子星是质量、密度非常大的星体。下列说法正确的是（　　） A．牛顿力学适用于质子束的运动规律 B．牛顿力学不适用于质子束的运动规律 C．牛顿力学适用于中子星的引力规律 D．牛顿力学不适用于中子星的引力规律 三、填空题 13．20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦建立了 ，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革． 14．牛顿力学的适用范围是 （填“高速”或“低速”）运动的 （填“宏观”或“微观”）物体。 15．星系按外形大致分为 、 、 。 四、解答题 16．一列高铁高速经过一座静止长度与高铁相同的桥梁，列车上的观察者认为桥梁和列车哪个更长？桥梁上的观察者认为哪个更长？ 17．一列火车以速度v相对地面运动，如图所示．如果地面上的人测得某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，那么按照火车上的人的测量，闪光是先到达前壁还是后壁． 18．古希腊某地理学家通过长期观察，发现某日正午时刻，在北半球A城阳光与重垂方向成7.5°角射入，而在A城正南方，与A城地面距离为的B城，阳光恰好沿重垂方向射入，如图所示，射到地球的太阳光可视为平行光，据此他估算出了地球的半径，试写出估算地球半径的表达式． 19．两个惯性系S和，沿x（）轴方向作匀速相对运动．设在系中某点先后发生两个事件，用静止于该系的钟测出两事件的时间间隔为， 而用固定在S系的钟测出这两个事件的时间间隔为τ．又在系x′轴上放置一静止于该系长度为的细杆，从S系测得此杆的长度为，则τ与，与关系? 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《寒假作业09 经典力学的局限性与相对论初步 巩固分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D A D B C B D BCD BD 题号 11 12 答案 BC BD 1．C 【详解】A．经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，所以经典力学又称牛顿力学。故A正确； B．经典力学有两个基本假定，其中之一就是假定时间和空间是绝对的，故B正确； C．一般来说，经典力学适用于弱引力场中的宏观物体的低速运动。并不适用于微观。故C错误； D．经典力学只适用于宏观（>10−10m）、低速（v<<c）、弱引力场（例如地球附近），故D正确。 故选C。 2．D 【详解】假设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，如图所示    船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的，但是航天员以飞船为参考系看到的却是另外一番情景。为了记录光束在飞船中的径迹，航天员在船里等距离地放置一些半透明的屏，光可以透过这些屏，同时在屏上留下光点。由于飞船在前进，光到达右边一屏的位置总会比到达左边一屏的位置更加靠近船尾。如果飞船做匀速直线运动，飞船上的观察者看到光的径迹仍是一条直线（图中的虚线）。然而，如果飞船做匀加速直线运动，在光向右传播的同时，飞船的速度也在不断增大，因此船上观察者记录下的光的径迹是一条曲线（图中的实线）。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。 故选D。 3．A 【详解】太阳系的八大行星中，木星是气体星球，且是太阳系中最大的行星，其余都是由坚硬的岩石组成的，故A正确，BCD错误； 故选A。 4．D 【详解】A．经典力学适用于低速运动的物体，不适用于高速运动的物体，故A错误； B．经典力学只适用于宏观物体的运动，故B错误； CD．经典力学适用于做低速运动的宏观物体，不适用于做高速运动的微观粒子，故C错误，D正确。 故选D。 5．B 【详解】根据光速不变原理，真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。 故选B。 6．C 【详解】恒星的定义是能够自身发光发热的星体称为恒星，地球是围绕恒星运动的行星，故观测恒星时会发现其在星空中的位置相对不变。 故选C。 7．B 【详解】试题分析：英国科学家牛顿发现了万有引力定律，故A正确；经典力学是相对论低速情况下的近似，经典力学在宏观、低速情况下仍然适用，故B错误；英国科学家卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，故C正确；爱因斯坦建立了狭义相对论，研究高速运动的情形，把物理学推进到高速领域，故D正确． 考点：考查了物理学史 8．D 【详解】A．哥白尼否定了地心说，提出了日心说，托勒密认同的是地心说，故A错误； B．开普勒利用大量天文数据归纳出了行星运动三定律，故B错误； C．牛顿提出了万有引力定律，亚当斯和勒维耶利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，伽勒在勒维耶预言的位置发现了海王星，故C错误； D．爱因斯坦提出的相对论没有全面否定牛顿力学，而是在其基础上发展起来的，只是说明了经典力学的局限性，故D正确。 故选D。 9．BCD 【详解】人们对客观世界的认识要受到所处时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内不同事物的本质与规律．新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．故A项错误，BCD正确． 故选BCD。 10．BD 【详解】根据公式 可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由于所在的飞机比丙所在的飞机飞得快，则乙所在飞机上的观察者认为走得最慢的钟是甲，稍慢的是丙，最快的是乙。 故选BD。 11．BC 【详解】A．如果把两个人中的一个看成静止，那么另一个相对有一个运动速度，但不是速度合成公式，而是相对论速度合成公式，合成的速度接近某个光速值，也即是说，如果把甲看成静止，那么乙相对甲以某个接近光速的速度飞行，故A错误； B．身高是竖直方向，他们的运动方向为水平，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故B正确； 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，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点，故D错误； 故选：BC 12．BD 【详解】牛顿力学适用于宏观、低速物体的运动规律，不适用于质子束的运动规律，也不适用于中子星的引力规律。 故选BD。 13．狭义相对论 【详解】爱因斯坦的狭义相对论认为时间和空间都不是绝对的，都是相对的，时间和空间是不能割裂是紧密相连的，使人们对时空观的认识产生了根本性的转变． 14． 低速 宏观 【详解】[1][2]牛顿力学的局限性是只适用低速运动的宏观物体。 15． 旋涡星系 椭圆星系 不规则星系 【详解】[1][2][3]星系按外形大致分为旋涡星系、椭圆星系、不规则星系三种。 16．见解析 【详解】根据“尺缩效应”，列车上的观察者以列车为参考系，认为列车不动桥梁在动，故认为桥梁更短； 桥梁上的观察者以地面为参考系，列车在运动，故认为列车更短。 17．前 【详解】地面上的人以地面为参考系，光向前向后传播的速度相等，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，向前传播的路程与向后传播的路程相同，由于火车向前运动，所以点光源的到火车的前面的距离小；车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，点光源的到火车的前面的距离小，闪光先到达前壁． 【点睛】地面上的人、车厢中的人选择的惯性系不一样，但是本题的惯性系中光向前传播和向后传播的速度相同，从而发现传播到前后壁的快慢不一样． 18． 【详解】 如图所示，由题意可知 故A、B距离可表示为 故地球半径为 19． 【详解】牛顿力学认为，无论静止还是运动，一只钟“滴答”一次的时间间隔、一把尺的长度（即空间间隔）以及一个物体的质量，总是不变的；而在爱因斯坦的相对论中，与静止时相比，运动的钟变慢、运动的尺缩短、运动物体的质量变大．因此说，时间、空间和质量（即惯性）这三个基本的物理量，在牛顿力学中都是“绝对的”，但是在相对论中则都是“相对的”． 【点睛】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． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $