第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步 章末达标培优训练 -2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

第五章《牛顿力学的局限性与相对论初步》章末达标培优训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（25-26高一下·江苏镇江·阶段练习）人类探索物理学的历程充满艰辛与挑战，下列相关物理学史描述正确的是（　　） A．牛顿首先发现万有引力定律，并用之具体计算了两物体间万有引力大小 B．卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测定了万有引力常量 C．爱因斯坦认为在不同的参考系中，测量出的光速是不同的 D．开普勒通过长期观测记录了大量数据，并总结出了行星运动定律 2．（2025高二下·广东·学业考试）牛顿力学具有一定的适用范围和局限性，不适用牛顿力学描述的是（　　） A．“复兴号”动车的高速行驶 B．中国空间站的绕地运行 C．电子接近光速的运动 3．（25-26高一下·全国·课时练习）下列说法正确的是（　　） A．爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快 B．狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式 C．在高速运动情况下，经典力学的规律仍然适用 D．可以通过力学实验区分均匀引力场和一个做匀加速运动的参考系 4．（24-25高一下·浙江宁波·期中）以下叙述中符合物理史实的是（　　） A．哥白尼是“日心说”的主要代表人物，并且现代天文学证明了太阳是宇宙的中心 B．第谷经过多年的天文观测，发现了行星绕太阳运动的轨道是椭圆 C．开普勒经过多年的理论计算，发现了万有引力定律 D．牛顿力学在宏观、低速情况下适用 5．（2025届浙江省北斗星盟高三下学期适应性联考物理试题）我国航天事业持续飞速发展，2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。为了简化问题，可以认为探测器A、B在同一平面上绕太阳做匀速圆周运动，如图所示，此时A、B相距最近。已知探测器A的运行周期为，探测器B的运行周期为。则下列说法正确的是（　　） A．探测器A的角速度小于探测器B的角速度 B．探测器A的发射速度大于16.7km/s C．从图所示位置再经过的时间，探测器A、B将再次处于相距最近 D．若宇航员观察该探测器内的时钟走过10s，则他观察地面上的时钟走过的时间小于10s 6．（24-25高一下·全国·单元测试）有关物体的质量与速度的关系的说法，正确的是（　　） A．物体的质量与物体的运动速度无关 B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大 C．物体的质量随物体的运动速度增大而减小 D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零 7．（24-25高二下·四川绵阳·期末）1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，根据相对论的观点下面的认识正确的是（　　） A．同时是相对的，时间的间距是绝对的 B．在高速运动飞船上的时钟走时将变快、球体的体积变小 C．在一切参考系中，物理规律都是相同的 D．在任何惯性系中，光在真空中沿各个方向的速度大小相同 8．（24-25高三·北京·强基计划）惯性系A和惯性系B相向而行，以下说法正确的是（　　） A．惯性系A中的人看惯性系B中的物理过程变快，惯性系B中的人看惯性系A中的物理过程变快 B．惯性系A中的人看惯性系B中的物理过程变慢，惯性系B中的人看惯性系A中的物理过程变慢 C．惯性系A中的人看惯性系B中的物理过程变快，惯性系B中的人看惯性系A中的物理过程变慢 D．惯性系A中的人看惯性系B中的物理过程变慢，惯性系B中的人看惯性系A中的物理过程变快 二、多选题 9．（24-25高二下·辽宁沈阳·单元测试）以下说法正确的是（　　） A．牛顿力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用 B．牛顿力学理论的成立具有一定的局限性 C．在牛顿力学中，物体的长度不随运动状态的改变而改变 D．相对论与量子力学否定了牛顿力学理论 10．（25-26高一下·全国·课后作业）2019年5月17日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功发射了第45颗北斗导航卫星。该卫星属地球静止轨道卫星。北斗卫星导航系统空间段计划有5颗地球静止轨道卫星。若地球的自转周期为T，这些卫星在轨运行的线速度大小为v，关于这些地球静止轨道卫星，下列说法正确的是（　　） A．在赤道上空自东向西运动 B．运动的加速度大小均为 C．离地的高度均为 D．它们的角速度、向心加速度大小都相等 三、实验题 11．（25-26高一下·全国·课后作业）图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。 （1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有___________。 A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 B．每次小球释放的初始位置可以任意选择 C．每次小球应从同一高度由静止释放 D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 （2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中y-x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是___________。 （3）图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取两点A、B，测得A、B两点纵坐标y1=5.0cm，y2=45.0cm，A、B两点水平间距Δx=40.0cm。则平抛小球的初速度v0为___________m/s。 四、解答题 12．（25-26高一下·全国·课时练习）（1）以8×103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是多少？ （2）若卫星以0.9c（c为真空中的光速）的速度在太空中飞行，其中一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间为多少？ （3）若卫星以0.9c的速度在太空中飞行，地面上的观察者看到卫星上有一只完好的手表走过了1 min，则卫星上的观察者认为这只手表已经走过了多少时间？ 13．（25-26高一下·全国·课后作业）一对孪生兄弟，出生后甲乘高速飞船以0.8c的速度去旅行，测量出自己飞行30年回到地面上，乙在地面上生活，问甲回来时30岁，乙多少岁？ 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 《第五章《牛顿力学的局限性与相对论初步》章末达标培优训练—2025-2026学年高一下学期粤教版物理必修第二册》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C B D D B D B BC BD 1．B 【难度】0.94 【知识点】狭义相对论的两个基本假设、万有引力的计算、万有引力常量、天体运动的探索历程 【详解】A．在牛顿的时代万有引力常量未测量出，此时无法具体计算两物体间万有引力大小，故A错误； B．卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测定了万有引力常量，故B正确； C．爱因斯坦认为在不同的参考系中，测量出的光速是相同的，故C错误； D．第谷通过长期观测，记录了大量数据，开普勒通过对数据的研究总结出了行星运动定律，故D错误。 故选B。 2．C 【难度】0.94 【知识点】牛顿力学的成就与局限性 【详解】牛顿力学适用于宏观、低速的物体，对于微观、高速（接近或超过光速）的物体不再适用。 故选C。 3．B 【难度】0.85 【知识点】狭义相对论的两个基本假设 【详解】A．狭义相对论认为运动的时钟变慢，故A错误； B．狭义相对论认为所有惯性系是等价的，一切物理规律在惯性系中都有相同的形式，故B 正确； C．在高速运动情况下，经典力学的规律不再适用，故C错误； D．一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，不能通过力学实验来区分，故D错误。 故选B。 4．D 【难度】0.85 【知识点】万有引力定律的内容、推导及适用范围、开普勒第一定律、天体运动的探索历程、牛顿力学的成就与局限性 【详解】A．哥白尼是“日心说”的主要代表人物，并且现代天文学证明了太阳只是太阳系的中心，A错误； B．开普勒发现了行星绕太阳运动的轨道是椭圆，B错误； C．牛顿发现了万有引力定律，C错误； D．牛顿力学在宏观、低速情况下适用，D正确。 故选D。 5．D 【难度】0.65 【知识点】比较不同轨道上的卫星物理量、时间延缓效应 【详解】A．根据开普勒第三定律有 解得探测器A的运行周期小于探测器B的运行周期为，根据周期与角速度的关系可知，探测器A的角速度大于探测器B的角速度，故A错误； B．天问一号要脱离地球吸引，其发射速度应大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，即，故B错误； C．设探测器A、探测器B运行角速度分别为、，有 ， 根据运动关系 解得 故C错误； D．根据狭义相对论时钟延缓效应，宇航员观察地面上的时钟走过的时间较慢，即小于10s，故D正确。 故选D。 6．B 【难度】0.65 【知识点】相对论质量 【详解】ABC．由相对论质量公式 可知物体的质量随速度的增大而增大,故B正确，AC错误； D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于无限大，故D错误。 故选B。 7．D 【难度】0.65 【知识点】时间延缓效应、狭义相对论的两个基本假设 【详解】A．根据狭义相对论可知，在不同的惯性系中同时是相对的；由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A错误； B．根据相对论钟慢效应可知，在高速运动飞船上的时钟走时将变慢，故B错误； C．根据狭义相对论可知，物理规律在所有惯性参考系中都具有相同的形式，故C错误； D．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D正确。 故选D。 8．B 【难度】0.4 【知识点】时间延缓效应 【详解】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。 故选B。 9．BC 【难度】0.94 【知识点】牛顿力学的成就与局限性 【详解】A．牛顿力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，A错误； B．牛顿力学只在一定条件下适用，具有一定局限性，B正确； C．牛顿力学研究的是低速运动问题，物体的长度变化很小，可以认为不变，C正确； D．相对论和量子力学并没有否定牛顿力学，认为牛顿力学是在一定条件下的特殊情形，D错误。 故选BC。 10．BD 【难度】0.65 【知识点】同步卫星的特点 【详解】A．静止卫星与地球的自转同步，则在赤道上空自西向东运动，故A错误； B．运动的加速度大小为 a=ωv= 故B正确； C．轨道半径为 r= 因此离地的高度为 h=-R 要小于，故C错误； D．所有静止卫星的角速度、向心加速度大小都相等，但是质量不一定相等，所以向心力大小不一定相等，故D正确。 故选BD。 11． AC/CA C 2.0 【难度】0.65 【知识点】验证平抛运动在竖直及水平方向的运动规律 【详解】（1）[1]A．为了保证小球的初速度水平，安装斜槽轨道时，斜槽末端必须保持水平，故A正确； BC．为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球从斜槽的同一位置由静止释放，故B错误，C正确； D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点要用平滑曲线连接，故D错误。 故选AC。 （2）[2]根据平抛运动的规律有 可得 其中为定值。可知y与x2的图像是过原点的倾斜直线。 故选C。 （3）[3]根据 可得 根据 可得 则小球的初速度为 代入上式解得 12．（1）（1＋3.6×10-10） min；（2）2.3 min；（3）0.436 min 【难度】0.85 【知识点】时间延缓效应 【详解】（1）卫星上观测到的时间为Δt′=1 min，卫星运动的速度为v=8×103 m/s，所以地面上观测到的时间为 （2）地面上观察的时间为 （3）飞船上的人认为这只表走时为 13．50岁 【难度】0.85 【知识点】时间延缓效应 【详解】由时间延缓效应公式得 即乙已经50岁。 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 $