第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步 单元基础夯实综合检测训练（A卷）-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 单元基础夯实综合检测训练（A卷） 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．在发现万有引力定律的过程中使用了“月—地检验” B．牛顿利用扭秤测定引力常量时用到了微小形变放大法 C．开普勒研究第谷的行星观测记录总结出行星运动规律并发现了万有引力定律 D．相对论时空观和量子力学否定了牛顿力学 2．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 3．木村星系离地球为一亿光年，下列叙述错误的是（　　） A．木村星系的光需一亿年才能到达地球 B．在地球所见的为一亿年前的木村星系 C．可推知木村星系可能形成在五千万年前 D．木村星系中最老的恒星年龄应该超过一亿年 4．下列关于物理学家及其贡献说法中错误的是（　　） A．开普勒通过深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律 B．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，说自己是“称量地球质量”第一人 C．牛顿提出了万有引力定律，并发现了海王星 D．以牛顿运动定律和万有引力定律为基础的经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域。 5．如图所示，观察者乙乘坐速度为0.8c(c为光在真空中的速度)的列车追赶其正前方的观察者甲，甲乘坐的飞行器速度为0.5c。乙用列车车厢里的光源发出一束光和甲进行联络，由狭义相对论，甲和乙观测到该光束的传播速度分别为（　　） A．0.2c，c B．0.3c，0.2c C．c，c D．1.3c，0.3c 6．下列关于宇宙的叙述正确的是（　　） A．太阳的半径，质量，密度，体积都比地球大得多 B．宇宙中恒星是有寿命的，恒星质量越大，寿命越短 C．宇宙中恒星都是不动的星球，行星都是绕着恒星运动的 D．银河系是一种旋涡状星系，太阳系就位于旋涡的中心 7．中国探月工程，又称“嫦娥工程”。工程分为“绕”，“落”，“回”3个阶段。玉兔二号，嫦娥四号任务月球车，于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离，驶抵月球背面。首次实现月球背面着陆，成为中国航天事业发展的又一座里程碑。在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是  （　　） A．伽利略发现了行星的运动规律 B．牛顿发现了万有引力定律并测出引力常量 C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量 D．以牛顿运动学为基础的经典力学是普遍适用的 8．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，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 9．恒星的寿命取决于它的（　　） A．质量 B．体积 C．温度 D．亮度 10．关于经典力学、相对论和量子力学，下面说法中正确的是（　　） A．量子力学和相对论的出现彻底否认了经典力学，是互不相容的几种理论 B．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体 C．经典力学适用于高速运动物体，也适用于低速微观粒子 D．经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形 二、多选题 11．下面说法中正确的是(　　) A．当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别 B．当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别 C．当普朗克常量h()可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别 D．当普朗克常量h()不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别 12．20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 13．随着科学技术的发展，人类遨游太空终究会实现。如果某飞船在以的速度飞行靠近某一星球时，发出一光源信号提示该星球上的人。假设所有的星球均相对静止，为光在真空中的速度。则下列说法正确的是（    ） A．该星球上的人看到的光源信号的速度为 B．该星球上的人看到的光源信号的速度为 C．地球上的人看到的光源信号的速度为 D．飞船正后方的某星球上的人看到的光源信号的速度为 14．2017 年 6 月 16 日，来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站，首次实现了人类历史上第一次距离达千里级的量子密钥分发．下列说法正确的是（    ） A．经典力学适用于“墨子号”绕地球运动的规律， B．经典力学适用于光子的运动规律， C．量子力学可以描述“墨子号”发出“两道红光”的运动规律 D．量子密钥分发的发现说明经典力学已经失去了使用价值 三、填空题 15．如图所示，在未来某年A乘坐速度为0.8c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的B，B的飞行速度为0.6c，A向B发出一束光进行联络，则B观测到该光束的传播速度为______，A观测到该光束的传播速度为______。    16．来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫作μ子的次级宇宙射线，μ子低速运动时的寿命只有3.0 μs，按常理，μ子不可能穿过高度大于100 km的大气层到达地面，但实际上在地面上可以观测到许多μ子。则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命___________（选填“大于”“等于”或“小于”）3.0 μs。如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度___________（选填“大于”“等于”或“小于”） 100 km；如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速___________（选填“大于”“等于”或“小于”）c。 17．如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近光速c）。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为_______。 四、解答题 18．如果某恒星的周年视差为0.11秒角，地球和太阳间的平均距离为。试估算该恒星离我们的距离。 19．什么是经典力学？其主要内容是什么？ 20．远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？ 21．下图是恒星质量和寿命的关系图，请估计一颗质量为太阳1.5倍的恒星能存在多久？―颗寿命约为140亿年的恒星，其质量约为太阳的多少倍？ 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 单元基础夯实综合检测训练（A卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A C C C B C B A D 题号 11 12 13 14 答案 AC BCD BC AC 1．A 【详解】A．在发现万有引力定律的过程中使用了“月—地检验”。故A正确； B．卡文迪许利用扭秤测定引力常量时用到了微小形变放大法。故B错误； C．开普勒研究第谷的行星观测记录总结出行星运动规律并发现了开普勒定律。故C错误； D．相对论时空观和量子力学没有否定牛顿力学，只是证明了牛顿力学的局限性。故D错误。 故选A。 2．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。 3．C 【详解】因为木村星系距离地球是一亿光年，所以，木村星系的光需一亿光年才能到达地球，也是地球所见的为一亿年前的星系，可推知，木村星系中最老的恒星年龄超过一亿年，由此可得，ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 4．C 【详解】A．开普勒通过深入研究第谷的数据提出行星运动三大定律，A正确； B．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，说自己是“称量地球质量”第一人，B正确； C．牛顿提出了万有引力定律，德国的伽勒最早发现了海王星，C错误； D．以牛顿运动定律和万有引力定律为基础的经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，D正确。 选择错误的，故选C。 5．C 【详解】根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。所以宝宝观测到该光束的传播速度为c，所以ABD错误，C正确。 故选C。 6．B 【详解】A．太阳的质量和半径都比地球来的大，但密度却比地球小，选项A错误； B．宇宙中恒星是有寿命的，恒星质量越大，寿命越短，选项B正确； C．静止是相对的，运动是绝对的，不能说恒星都是不动的星球，选项C错误； D．银河系的中心有一个突起的核，称为核球，另外还有银盘和银晕，银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，选项D错误。 故选B。 7．C 【详解】A．开普勒发现了行星运动的规律，故A错误； BC．牛顿发现了万有引力定律，并没有测出引力常量G，而万有引力常数是由卡文迪许测出的，故B错误，C正确； D．以牛顿运动学为基础的经典力学只适用宏观、低速的物体，故D错误。 故选C。 8．B 【详解】AB．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，A错误；B正确； CD．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，CD错误。 故选B。 9．A 【详解】恒星的寿命取决于它的质量，质量越大，其内部的压力越大，内部核反应越剧烈，恒星的寿命越短。 故选A。 10．D 【详解】A．经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，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，相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，故A错误； C．经典力学理论只适用于低速运动的宏观物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，故C错误； BD．相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形。对适用于宏观、低速运动的物体的运动仍然是正确的，故B错误，D正确。 故选D。 11．AC 【详解】经典力学可以认为是相对论物理学在低速、宏观状态下的特例，当普朗克常量h()可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。 故选AC。 12．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。 13．BC 【详解】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，即在任何地方的光速都是c，则BC正确，AD错误。 故选BC。 14．AC 【详解】A．经典力学适用于宏观低速的物体运动，卫星的运动相对微观粒子的运动速度小很多，属于宏观低速，故A正确． B．量子力学适用于微观高速的物体运动，如光子的运动，故B错误． CD．量子力学和经典力学的适用范围不同，各自在自己的范围内是有价值的，并不会失去用处；故C正确，D错误． 故选AC． 【点睛】万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，其将地面上物体运动的规律与天体运动的规律．经典力学只适用于低速运动和宏观世界，以及弱引力作用的情况，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大． 15． c c 【详解】[1][2]根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理可知，无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，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。可知B观测到该光束的传播速度为c，A观测到该光束的传播速度也为c。 16． 大于 小于 等于 【详解】[1]μ子低速运动时的寿命只有3.0 μs，根据时间延缓效应知，在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命大于3.0 μs。 [2]根据长度收缩效应得，如果观察者和μ子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为大气层厚度小于100 km。 [3]根据光速不变原理得，如果观察者和μ子一起以0.99c的速度飞向地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速等于c。 17． 大于 c 【详解】[1]根据可知，L0为在相对静止参考系中的长度，L为在相对运动参考系中的长度，地面上测得它们相距为L，是以高速飞船为参考系，而A测得的长度为以静止参考系的长度大于L； [2]根据光速不变原理，则A测得该信号的速度为c。 18．29.6ly 【详解】画出示意图，如图所示 秒角是把天空中一度角分成60等份，每等份再分成60等份，称为秒角，中的采用弧度制，而秒角属于角度制，还需将其转化为弧度制后方可代入计算， 则有 一光年的距离为 所以 19．见解析 【详解】经典力学是力学的一个分支。经典力学是以牛顿运动定律为基础，在宏观世界和低速状态下，研究物体运动的基要学术。在物理学里，经典力学是最早被接受为力学的一个基本纲领。经典力学又分为静力学（描述静止物体）、运动学（描述物体运动）和动力学（描述物体受力作用下的运动）。经典力学的主要内容是牛顿三定律和万有引力定律。 （1）牛顿三定律： ①牛顿第一定律：一个物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 ②牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。 ③牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 （2）万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。 20．3(昼夜) 【详解】据钟慢效应有 即 5= 解得＝3昼夜。 21．50亿年， 0.5倍 【详解】从恒星质量与寿命的关系图中可见太阳的寿命为亿年。可在图中得到质量为太阳质量1.5倍的恒星能存在50亿年； 寿命为140亿年的恒星其恒星的质量与太阳质量的比值质量约为太阳的0.5倍。 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 $