课时测评18 相对论时空观与牛顿力学的局限性-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评18　相对论时空观与牛顿力学的局限性 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－11题，每题4分，共44分) 1.地面上的观察者测得真空中的光速为v1，在匀速直线运动的列车内，观察者测得真空中的光速为v2，根据相对论时空观，下列判断正确的是(　　) A.v1＞v2 B.v1＜v2 C.v1＝v2 D.无法确定 答案：C 解析：根据相对论时空观可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，可知v1＝v2。故选C。 2.(2025·江苏无锡高一下学期期末)关于相对论时空观，下列说法错误的是(　　) 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照系中大小都是相等的 C.运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态无关 D.物理过程的快慢(时间进程)跟物体的运动状态有关 答案：C 解析：相对论的两条假设：①在不同的惯性系中，物理规律的形式都是相同的；②真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，故A、B正确。根据相对论时空观可知，运动物体的长度以及物理过程的快慢都跟物体的运动状态有关，故C错误，D正确。故选C。 3.在一个高速旋转的巨大转盘上放置三个完全相同的时钟，a放在转轴处，b放在中间，c放在边缘处，如图所示。对于地面上的观察者，根据相对论认为三个时钟的快慢情况，下列说法正确的是(　　) A.a钟最快，b、c钟一样慢 B.a钟最慢，b、c钟一样快 C.a钟最快，c钟最慢 D.a钟最慢，c钟最快 答案：C 解析：根据公式Δt＝可知，地面上的观察者认为c钟走得最慢，因为它相对观察者的速度最大，b钟比c钟快一些，而a钟最快。故选C。 4.如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中光速)的飞船在太空中同向运动。则下列说法中正确的是(　　) A.乙观察到甲身高变高 B.甲观察到乙身高变低 C.若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快 D.若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c 答案：D 解析：因为人是垂直于速度方向站立的，身高方向上没有发生长度收缩效应，即甲、乙观察到对方的身高都不变，故A、B错误；根据相对论的时间延缓效应可知，乙观察到甲动作变慢，故C错误；根据爱因斯坦光速不变原理可知，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D正确。故选D。 5.一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为真空中光速)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30 m B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C.飞船上的观测者测得地球上发来的光的传播速度小于c D.地球上的观测者测得飞船上发来的光的传播速度小于c 答案：B 解析：由l＝l0可知，A错误，B正确；由相对论时空观的基本假设知光的传播速度都等于c，C、D错误。故选B。 6.(2025·安徽亳州高一下学期期末)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 答案：B 解析：根据时间延缓效应和长度收缩效应可知，运动的时钟会变慢，运动的尺子会变短，故A错误；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；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；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。 7.下列关于牛顿力学的说法正确的是(　　) A.牛顿力学适用于宏观、低速(远小于光速)运动的物体 B.牛顿力学适用于微观、高速(接近光速)运动的粒子 C.相对论和量子力学的出现，表明牛顿力学已被完全否定了 D.牛顿力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从牛顿力学的规律，因此任何情况下都适用 答案：A 解析：牛顿力学只适用宏观、低速运动的物体，相对论和量子力学并没有否定牛顿力学，而是认为牛顿力学是相对论和量子力学在一定条件下的特殊情况。故选A。 8.(2025·广东深圳福田区高一下学期段考)下列物理情境中，牛顿力学不再适用的是(　　) A.“高鸟黄云暮”中的运动 B.“卢水胡”部落中的骑马射箭、挥刀逐鹿 C.科幻小说中的光速飞船 D.“逐道”训练时，在空中的啦啦操队员 答案：C 解析：牛顿力学只适用于解决宏观、低速问题，不适用于解决微观、高速问题，则不适用于科幻小说中的光速飞船的运动。故选C。 9.(2025·江苏徐州铜山区高一下学期月考)关于牛顿力学、相对论和量子力学的说法，正确的是(c为真空中的光速)(　　) A.牛顿力学仅适用于宏观、低速运动的物体 B.在不同惯性系中物理规律是不同的 C.真空中一艘速度为0.7c的飞船上发出一束光线，则光速为1.7c D.在速度为0.7c的飞船上观察地面上的物体长度为L，则物体的实际长度比L短 答案：A 解析：牛顿力学仅适用于宏观、低速运动的物体，故A正确；在不同惯性系中物理规律是相同的，故B错误；根据光速不变原理可知，真空中一艘速度为0.7c的飞船上发出一束光线，则光速为c，故C错误；在速度为0.7c的飞船上观察地面上的物体长度为L，根据长度收缩效应可知，物体的实际长度比L长，故D错误。故选A。 10.(多选)(2025·福建漳州高一下学期期末)牛顿力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于牛顿力学与相对论，下列说法中正确的是(　　) A.爱因斯坦的相对论全面否定了牛顿力学 B.牛顿力学只适用于宏观、低速领域 C.在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样 D.在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 答案：BC 解析：爱因斯坦的相对论并没有全面否定牛顿力学，牛顿力学仍适用于宏观、低速领域，故A错误，B正确；在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样，故C正确；在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变短，故D错误。故选BC。 11.如图所示，假设一根10 cm长的梭镖以接近光速的速度穿过一根10 cm长的静止的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是(　　) A.静止的观察者看到梭镖收缩变短，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖 B.静止的观察者看到梭镖变长，因此在某个位置，梭镖从管子的两端伸出来 C.静止的观察者看到两者的收缩量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖 D.如果梭镖和管子都以光速c相向运动，则二者的相对速度是2c 答案：A 解析：根据相对论的长度收缩效应可知，梭镖相对于静止的观察者高速运动，那么梭镖长度收缩变短，而管子相对于观察者是静止的，那么管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖，故A正确，B、C错误；如果梭镖和管子都以光速c相向运动，根据光速不变原理，物体的速度不会超过光速，则二者的相对速度是c，故D错误。故选A。 12.(16分)有一段长100 km的直线铁路，假设铁路上空有一飞行器沿铁路方向以30 km/s的速度掠过。(c＝3×108 m/s)则： (1)飞行器上的人看到铁路的长度是多少？ (2)假设飞行器的速度达到0.6c，则飞行器上的人看到的铁路的长度又是多少？ 答案：(1)100 km　(2)80 km 解析：(1)当飞行器速度为30 km/s时，≈1，铁路的长度l＝l0≈l0＝100 km。 (2)当飞行器的速度达到0.6c时，根据相对论中的长度公式得l'＝l0 ，代入数据解得l'＝100× km＝80 km。 学生用书⬇第81页 学科网（北京）股份有限公司 $