7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 讲义-2025-2026学年高一下学期物理同步重难点突破分层练（人教版必修第二册）

本讲义聚焦相对论时空观与牛顿力学的局限性核心知识点，先系统梳理牛顿力学在地面物体、天体运动及工程应用中的成就，明确其低速宏观适用范围与高速微观局限性，再以麦克斯韦电磁理论和迈克耳孙-莫雷实验为基础，阐述爱因斯坦假设及时间延缓、长度收缩效应，构建经典到现代物理的学习支架。 该资料通过知识要点结构化呈现与题型专练、分层训练结合，以梭镖穿管子、时钟变慢等例题培养科学思维中的科学推理与模型建构能力，课中辅助教师系统授课，课后分层训练帮助学生巩固物理观念，查漏补缺，体现严谨的科学态度与责任。

鼎力物理 https://shop.xkw.com/650102 必修第二册人教版(2019) 第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性 目录 【知识要点】 1 一、相对论时空观 1 二、牛顿力学的成就与局限性 1 【题型专练】 2 一、相对论时空观 2 二、牛顿力学的成就与局限性 3 【分层训练】 4 一、相对论时空观 1.电磁波与光速 英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速。1887年迈克耳孙——莫雷实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的。 2.爱因斯坦假设 (1)在不同的惯性参考系中，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。 3.时间延缓效应 如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝， 由于1－<1，所以总有Δt>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。 4.长度收缩效应 如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝l0，由于1－<1，所以总有l<l0，此种情况称为长度收缩效应。 二、牛顿力学的成就与局限性 1.牛顿力学的成就 从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从牛顿力学的规律。 2.牛顿力学的局限性 (1)牛顿力学不适用于高速运动。 (2)物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。 3.牛顿力学的适用范围 只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 一、相对论时空观 1.低速与高速 (1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动物体。 (2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。 2.相对论的两个效应 (1)时间延缓效应：运动时钟会变慢，即Δt＝。 (2)长度收缩效应：运动长度会收缩，即l＝l0。 3.对于低速运动的物体，相对论效应可以忽略不计，一般用经典力学规律来处理；对于高速运动问题，经典力学不再适用，需要用相对论知识来处理。 【例题1】如图所示，假设一根梭镖以接近光速的速度穿过一根等长的静止管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。根据爱因斯坦的狭义相对论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．静止的观察者看到两者的伸长量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖 【答案】A 【详解】梭镖相对于静止的观察者高速运动，根据相对论的长度收缩效应可知，梭镖长度收缩变短，而管子相对于观察者是静止的，同理知管子长度不变，因此在某个位置，管子能完全遮住梭镖。 故选A。 【变式1】A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝同一方向飞行的两个火箭上，且。地面上的观察者认为走得最慢的时钟是（　　） A．A时钟 B．B时钟 C．C时钟 D．无法确定 【答案】B 【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，B时钟相对于观察者的速度最大，所以B走的最慢。地面上的钟A的速度v=0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快，故B正确，ACD错误。故选B。 二、牛顿力学的成就与局限性 1.经典力学的成就 (1)经典力学体系是时代的产物，是现代机械、土木建筑、交通运输以至航空航天技术的理论基础。 (2)经典力学的思想方法对艺术、政治、哲学等社会科学领域也有巨大影响。 2.经典力学的局限性及适用范围 (1)经典力学适用于低速运动的物体，相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律。 (2)经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律。 3.相对论和量子力学没有否定经典力学 (1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。 (2)当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。 (3)相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形。 【例题2】下列说法正确的是（　　） A．在运行的列车上的手表走过，地面上“实际”时间小于 B．牛顿力学不仅适用于宏观物体的低速运动，也适用于微观粒子的高速运动 C．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值 D．在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同 【答案】D 【详解】A．根据狭义相对论的时间延缓效应，地面观测者测得的时间为 ，其中 当时， 地面时间应为，大于列车上的，故A错误； B．牛顿力学适用于宏观物体的低速运动，但微观粒子（如电子）的高速运动需用量子力学和相对论描述，故B错误； C．相对论修正了牛顿力学在高速、强引力场下的局限性，但牛顿力学在宏观低速领域仍广泛应用（如工程、日常生活），故C错误； D．狭义相对论的光速不变原理指出，所有惯性参考系中真空光速均为，故D正确。 故选D。 【变式2】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．高速飞行的μ子的寿命变短 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．经典力学不能适用于“勇气号”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 【详解】A．高速飞行的μ子的寿命变长，故A错误； B．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，故B正确； C．经典力学适用于宏观物体的低速运动，适用于“勇气号”宇宙探测器在火星着陆，故C错误； D．在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变，即物体的质量和物体运动的速度无关，故D错误。故选B。 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 【答案】A 【详解】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，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．关于牛顿力学与相对论，以下说法正确的是（　　） A．中国东风27超高音速导弹的飞行速度可达到3400m/s，牛顿力学不再适用 B．真空中的光速大小在不同的惯性参考系中都是相同的 C．牛顿力学在微观领域物质结构中不适用，因此带电粒子在电场中的运动不满足牛顿运动定律 D．对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的 【答案】B 【详解】A．中国东风27超高音速导弹的运动属于低速宏观的运动，故A错误； B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B正确； C．狭义相对论即适用于高速运动的物体，也适用于低速运动的物体，经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，理想状态下，带电粒子在电场中的运动也可以使用牛顿运动定律，故C错误； D．根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故D错误。 故选B。 3．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 【答案】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。 4．关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是(  ) A．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理 B．有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速 C．在地面参考系中，观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生，如果在沿北京—上海方向高速飞行的飞船上观测，他们也是同时诞生的 D．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学和电磁学的)都是不同的 【答案】A 【详解】AD．在爱因斯坦的相对论中，它的两个假设是：(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。A正确，D错误； B．真空中的光速是最大的速度。B错误； C．在沿北京—上海方向高速飞行的飞船上观测，婴儿不是同时诞生的，C错误。 故选A。 5．一艘飞船静止时船身长为L，它以是光速的速度沿船身方向飞行越过地球，飞船与地面通过电磁波信号相互联络.则（　　） A．飞船上观测者测得飞船长度大于L B．地面上观测者测得飞船长度小于L C．飞船上观测者测得来自地面电磁波信号的速度大于c D．地面上观测者测得来自飞船电磁波信号的速度小于c 【答案】B 【详解】A．飞船上的观测者测得该飞船的长度是静止时的长度L，故A错误； B．地面上的观测者测得该飞船的长度为： ，故B正确； CD．根据狭义相对论的光速不变原理，飞船上观测者测得来自地面电磁波信号的速度等于c，地面上观测者测得来自飞船电磁波信号的速度也等于c，故CD错误。 故选B。 6．关于牛顿力学、相对论和量子力学的说法，正确的是（　　） 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 【详解】A．牛顿力学仅适用于宏观、低速运动的物体，故A正确； B．在不同惯性系中物理规律是相同的，故B错误； C．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； D．在速度为0.7c的飞船上观察地面上的物体长度为L，根据尺缩效应可知，物体的实际长度比L长，故D错误。 故选A。 7．如图所示，两辆静止时完全相同的飞船，甲乘坐的飞船静止，乙乘坐的飞船高速向右匀速行驶。此时在乙看来，甲乘坐的飞船的长度______；在甲看来，乙乘坐的飞船的高度______。 A．变长；无变化 B．变短；无变化 C．变短；变矮 D．变长；变矮 【答案】B 【详解】由题意，根据相对论的“尺缩效应”，即 为物体的固有长度，为物体运动的速度。可知，在甲看来，乙乘坐的飞船长度缩短了，同理在乙看来，甲乘坐的飞船的长度也变短；此时在甲看来，在垂直乙飞船的运动方向上，所以观察到乙乘坐的飞船的高度无变化。 故选B。 8．如图，一列火车以速度高速度v相对地面运动，如果地面上的人测得，火车上某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁后壁，下列说法错误的是（    ） A．地面上的人看到的光速为c B．火车上的人看到的光速也为c C．光源在火车的正中间 D．光源在火车的中点的偏向前的位置 【答案】C 【详解】AB．根据光速不变原理可知，地面上的人看到的光速为c，火车上的人看到的光速也为c，故AB正确； CD．地面上的人测得，火车上某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁后壁，说明在地面上人看来，闪光所走的路程是相等的，设光源到后壁的距离为，到前壁的距离为，汽车行驶时间为，以地面为参考系，则有 ， 可得 可知光源在火车的中点的偏向前的位置，故C错误，D正确。 本题选错误的，故选C。 9．以高速列车为例（如图所示），假定车厢安装着一个墨水罐，它每隔一定时间滴出一滴墨水，车上的人测得，墨水在t1′、t2′两个时刻在地面形成P、Q两个墨点，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Δτ=t2′-t1′，地面观察者测得的时间间隔为Δt=t2-t1，则Δτ与Δt的关系是（　　）      A．Δτ>Δt B．Δτ<Δt C．Δτ=Δt D．无法确定 【答案】B 【详解】根据时间的相对性Δt=且所以Δt>Δτ故选B。 10．接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（   ） A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C．地球上的人观测到两钟一样快 D．地球上的人观测到地球上的钟较慢 【答案】A 【详解】AB．相对论告诉我们，运动的钟会变慢，由于飞船上的人观测飞船上的钟是相对静止的，观测到地球上的钟是相对运动的，因此飞船上的人观察到飞船上的钟比地球上的钟快，故A正确、B错误； CD．同样，地球上的人观测到飞船上的钟是相对运动的，观测到地球上的钟是相对静止的，因此他观测到地球上的钟比飞船上的钟快，故CD错误。故选A。 11．（多选）关于经典时空观和相对论时空观，下列说法正确的是（　　） 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时经典力学不适用 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】ABC 【详解】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，故AB正确； 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，故C正确； 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，故D错误。 故选ABC。 12．（多选）关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（　　） A．相对论和牛顿力学是相互对立的两种理论 B．在高速运动时，物体的运动服从相对论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律 C．牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动 D．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的 【答案】BC 【详解】A．经典力学是狭义相对论在低速（v≪c）条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故A错误； B．在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律，故B正确； CD．牛顿运动定律只适用于宏观、低速、弱引力场，不适用于微观、高速、强引力场；量子力学就是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，不适用于宏观物体，故C正确，D错误。故选BC。 13．（多选）设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是（ ） A．飞船正前方地面上的观察者观察这一光速为1.5c B．飞船正后方地面上的观察者观察这一光速为0.5c C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者观察这一光速是c D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c 【答案】CD 【详解】根据狭义相对论的“光速不变原理”可知，真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，CD正确。 故选CD。 14．（多选）1905年到1915年间，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。下列有关相对论的内容，说法不正确的是（　　） A．狭义相对论的两条基本假设是相对性原理与光速不变原理 B．飞船以的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该星球上的观察者测量到的激光速度为 C．牛顿力学是相对论在宏观、低速（与光速相比）情况下的特例 D．已知子低速运动时的平均寿命时。当它以的速度飞行，若以子为参考系，此时子的平均寿命变长 【答案】BD 【详解】A．狭义相对论的两条基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理，A正确； B．根据狭义相对论的假设，真空中光速相对于不同的惯性参考系是相同的，即在任何地方的光速都是c，B错误； C．牛顿力学是相对论在宏观、低速（与光速相比）情况下的特例，C正确； D．当子以的速度飞行，若以子为参考系，此时子的平均寿命不变，但对于地面上的观察者来说，平均寿命变长，D错误； 故选BD。 15．（多选）用相对论的观点判断，下列说法正确的是（　　） A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度不会改变 B．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的 C．在地面上的人看来，以10km/s的速度向上运动的飞船在运动方向上会变短，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些 D．当物体运动的速度时，时间变化和长度变化效果可忽略不计 【答案】BCD 【详解】A．按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误； B．由可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对宇航员静止，时钟准确，B正确； C．由可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确； D．当 v≪c 时，时间变化和长度变化效果可忽略不计，D正确。故选BCD。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $鼎力物理 https://shop.xkw.com/650102 必修第二册人教版(2019) 第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性 目录 【知识要点】 1 一、相对论时空观 1 二、牛顿力学的成就与局限性 1 【题型专练】 2 一、相对论时空观 2 二、牛顿力学的成就与局限性 3 【分层训练】 3 一、相对论时空观 1.电磁波与光速 英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速。1887年迈克耳孙——莫雷实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的。 2.爱因斯坦假设 (1)在不同的惯性参考系中，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。 3.时间延缓效应 如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝， 由于1－<1，所以总有Δt>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。 4.长度收缩效应 如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝l0，由于1－<1，所以总有l<l0，此种情况称为长度收缩效应。 二、牛顿力学的成就与局限性 1.牛顿力学的成就 从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从牛顿力学的规律。 2.牛顿力学的局限性 (1)牛顿力学不适用于高速运动。 (2)物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明。 3.牛顿力学的适用范围 只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 一、相对论时空观 1.低速与高速 (1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动物体。 (2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。 2.相对论的两个效应 (1)时间延缓效应：运动时钟会变慢，即Δt＝。 (2)长度收缩效应：运动长度会收缩，即l＝l0。 3.对于低速运动的物体，相对论效应可以忽略不计，一般用经典力学规律来处理；对于高速运动问题，经典力学不再适用，需要用相对论知识来处理。 【例题1】如图所示，假设一根梭镖以接近光速的速度穿过一根等长的静止管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。根据爱因斯坦的狭义相对论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．静止的观察者看到两者的伸长量相等，因此在某个位置，管子仍恰好遮住梭镖 【变式1】A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝同一方向飞行的两个火箭上，且。地面上的观察者认为走得最慢的时钟是（　　） A．A时钟 B．B时钟 C．C时钟 D．无法确定 二、牛顿力学的成就与局限性 1.经典力学的成就 (1)经典力学体系是时代的产物，是现代机械、土木建筑、交通运输以至航空航天技术的理论基础。 (2)经典力学的思想方法对艺术、政治、哲学等社会科学领域也有巨大影响。 2.经典力学的局限性及适用范围 (1)经典力学适用于低速运动的物体，相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律。 (2)经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律。 3.相对论和量子力学没有否定经典力学 (1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。 (2)当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。 (3)相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形。 【例题2】下列说法正确的是（　　） A．在运行的列车上的手表走过，地面上“实际”时间小于 B．牛顿力学不仅适用于宏观物体的低速运动，也适用于微观粒子的高速运动 C．由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值 D．在不同的惯性参考系中，测得真空中的光速大小依然相同 【变式2】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．高速飞行的μ子的寿命变短 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．经典力学不能适用于“勇气号”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 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．关于牛顿力学与相对论，以下说法正确的是（　　） A．中国东风27超高音速导弹的飞行速度可达到3400m/s，牛顿力学不再适用 B．真空中的光速大小在不同的惯性参考系中都是相同的 C．牛顿力学在微观领域物质结构中不适用，因此带电粒子在电场中的运动不满足牛顿运动定律 D．对于地面上静止不动的物体，在不同参考系中测得该物体的长度都是一样的 3．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 4．关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是(  ) A．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理 B．有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速 C．在地面参考系中，观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生，如果在沿北京—上海方向高速飞行的飞船上观测，他们也是同时诞生的 D．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学和电磁学的)都是不同的 5．一艘飞船静止时船身长为L，它以是光速的速度沿船身方向飞行越过地球，飞船与地面通过电磁波信号相互联络.则（　　） A．飞船上观测者测得飞船长度大于L B．地面上观测者测得飞船长度小于L C．飞船上观测者测得来自地面电磁波信号的速度大于c D．地面上观测者测得来自飞船电磁波信号的速度小于c 6．关于牛顿力学、相对论和量子力学的说法，正确的是（　　） 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 7．如图所示，两辆静止时完全相同的飞船，甲乘坐的飞船静止，乙乘坐的飞船高速向右匀速行驶。此时在乙看来，甲乘坐的飞船的长度______；在甲看来，乙乘坐的飞船的高度______。 A．变长；无变化 B．变短；无变化 C．变短；变矮 D．变长；变矮 8．如图，一列火车以速度高速度v相对地面运动，如果地面上的人测得，火车上某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁后壁，下列说法错误的是（    ） A．地面上的人看到的光速为c B．火车上的人看到的光速也为c C．光源在火车的正中间 D．光源在火车的中点的偏向前的位置 9．以高速列车为例（如图所示），假定车厢安装着一个墨水罐，它每隔一定时间滴出一滴墨水，车上的人测得，墨水在t1′、t2′两个时刻在地面形成P、Q两个墨点，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Δτ=t2′-t1′，地面观察者测得的时间间隔为Δt=t2-t1，则Δτ与Δt的关系是（　　）      A．Δτ>Δt B．Δτ<Δt C．Δτ=Δt D．无法确定 10．接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（   ） A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C．地球上的人观测到两钟一样快 D．地球上的人观测到地球上的钟较慢 11．（多选）关于经典时空观和相对论时空观，下列说法正确的是（　　） 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时经典力学不适用 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 12．（多选）关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（　　） A．相对论和牛顿力学是相互对立的两种理论 B．在高速运动时，物体的运动服从相对论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律 C．牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动 D．不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的 13．（多选）设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是（ ） A．飞船正前方地面上的观察者观察这一光速为1.5c B．飞船正后方地面上的观察者观察这一光速为0.5c C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者观察这一光速是c D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c 14．（多选）1905年到1915年间，爱因斯坦先后发表的狭义相对论和广义相对论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了主要由牛顿创立的有200年历史的力学理论。狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述了除引力以外的所有物理现象。广义相对论解释了引力定律及其与其他自然力的关系，适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。下列有关相对论的内容，说法不正确的是（　　） A．狭义相对论的两条基本假设是相对性原理与光速不变原理 B．飞船以的速度航行，若飞船向正前方的某一星球发射激光，则该星球上的观察者测量到的激光速度为 C．牛顿力学是相对论在宏观、低速（与光速相比）情况下的特例 D．已知子低速运动时的平均寿命时。当它以的速度飞行，若以子为参考系，此时子的平均寿命变长 15．（多选）用相对论的观点判断，下列说法正确的是（　　） A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度不会改变 B．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的 C．在地面上的人看来，以10km/s的速度向上运动的飞船在运动方向上会变短，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些 D．当物体运动的速度时，时间变化和长度变化效果可忽略不计 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $