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高中物理沪科技版（2020）必修第二册第一节 牛顿力学的局限性优秀单元测试练习题
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这是一份高中物理沪科技版（2020）必修第二册第一节 牛顿力学的局限性优秀单元测试练习题，文件包含沪科版2020高中物理必修二第八章《牛顿力学的局限性与相对论初步》单元测试原卷版docx、沪科版2020高中物理必修二第八章《牛顿力学的局限性与相对论初步》单元测试解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共9页， 欢迎下载使用。
1．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比（ ）
A．运动时的质量比静止时的质量大
B．运动时的质量比静止时的质量小
C．运动时的质量与静止时的质量相等
D．是两个不同的概念，无法比较
【答案】A
【解析】根据相对论质量速度公式可知物体运动时的质量比静止时的质量大，A对。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．在高速运动的火车车厢中央，光源同时向车厢前后两壁发出了一个闪光，地面上的人看到闪光同时到车厢的前后壁
B．在任何惯性参考系中，物体的运动速度都不能超过光速
C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D．同样的两个事件，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同
【答案】B
【解析】A．根据同时的相对性，火车上的人会看到两个闪光同时到达车厢的前后壁，而地面上的人会看到闪光先到达车厢的后壁（相对火车运动方向而言），后到达前壁，A错；
B．根据爱因斯坦的相对论可知，在任何惯性参考系中，任何物体的运动速度都不能超过光速，B对；
C．考虑相对论效应，根据长度与速度关系公式沿自身长度方向高速运动的杆长度总比静止时的长度短，C错；
D．由相对论的基本公式可知时间间隔与参考系有关，D错。
3．如果真空中的光速为c=3.0×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1=2.4×108 m/s时，质量为3 kg，当它的速度为1.8×108 m/s时，其质量是（ ）
A．2.25 kgB．2.50 kg
C．3.00 kgD．2.10 kg
【答案】A
【解析】根据爱因斯坦相对论的公式可知
所以
当它的速度为时，质量为，A对。
4．由爱因斯坦创立的相对论，对现代物理学的发展和现代人类思想的发展有着巨大的影响，从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。下列关于相对论的说法中，正确的是（ ）
A．由质能方程E=mc2可知，质量就是能量
B．在任何参考系中，光在真空中的速度都保持不变
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快
D．火箭以0.5倍的光速从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度变短了
【答案】D
【解析】A．由质能方程E=mc2可知，一定的质量总是与一定的能量对应，并不是质量就是能量，A错;
B．根据光速不变原理，在不同的惯性参考系中，光在真空中的速度都是相同的，B错；
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢，C错；
D．火箭船以0.5c的速率飞行时，根据尺缩效应可知火箭长度变小，D对；
5．在狭义相对论中，下列说法中正确的是（ ）
A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速
B．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的
C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生
D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了
【答案】A
【解析】A．在狭义相对论中，速度的极限是光速，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，A正确；
B．在任何惯性参考系中，力学规律是相同的，在非惯性参考系中，力学规律是不同的，故B错误；
C．根据狭义相对论可知，一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中不是同时发生，故C错误；
D．地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，故D错误。
6.下列物体的运动，不能用经典力学描述的是（）
A. “复兴”号列车高速行驶B. 电子以接近光的速度运动
C. “神舟十号”飞船在轨道上运行D. “辽宁”号航空母舰在大海上航行
【答案】B
【解析】经典力学描述“宏观物体、低速运动”，相对论研究“微观物体、高速运动”，B对，ACD错
7.下列关于牛顿力学说法中正确的是（）
A. 牛顿力学是以牛顿的三大定律和万有引力定律为基础的
B. 牛顿力学能够描述微观粒子运动的规律
C. 当物体的速度接近光速时，牛顿力学还是适用的
D. 相对论和量子力学的出现，使牛顿力学失去了意义
【答案】A
【解析】A、牛顿力学是以牛顿三定律和万有引力定律为基础，A对；BC、牛顿力学研究宏观物体、低速运动，BC错；相对论和量子力学的出现并没有使牛顿力学失去意义，而是把牛顿力学纳入宏观物体、低速运动的特殊情况。
8.在以光速c前进的特殊“列车”上向前发射一束光，在地面上的观察者看来这束光的速度是（ ）
A. 0B. cC. 2cD.
【答案】B
【解析】爱因斯坦认为，光速不变，是相对论的理论基础之一，B对，ACD错。
9.2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对物理学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献之一是（）
A. 发现“电流的磁效应”B. 创立“相对论”
C. 发现“能量守恒定律”D. 发现“万有引力定律”
【答案】B
【解析】A、电流磁效应是奥斯特发现的，A错；B、爱因斯担创立了相对论，B对；C、能量守恒定律是由迈尔、亥姆霍兹、焦耳发现的，C错；D、万有引力定律是牛顿发现的，D错。
10.在高速世界里，时间和空间都是相对的，都会随惯性参照系的选择不同而不同。爱因斯坦根据基于相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论，下面正确的是（）
A. 相对性原理是指，物理规律在一切参照系中都具有相同的形式
B. 光速不变原理是指，在一切参照系中，测量到的真空中的光速c都一样
C. 光速不变原理是指，在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样
D. 上面所述均不正确
【答案】C
【解析】A．根据相对性原理，在所有惯性系中，而不是参照系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A错误；BCD．光速不变原理，是指在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样，故B错误，C正确，BD错误；
11.爱因斯坦相对论告诉我们（）
A. 运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变小
B. 运动的钟变快，运动的尺缩短，运动的物体质量变大
C. 运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动的物体质量变大
D. 运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变大
【答案】C
【解析】狭义相对论的几个重要的效应：①钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．③质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大．C对，ABD错。
12.2016年，美国的研究人员宜布探测到引力波．爱因斯坦曾预言，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波．由于引力波与宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播．但只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波．根据以上信息可以得到的结论是
A. 引力波是一种电磁波
B. 引力波很难被观测到
C. 引力波是由于物体受到万有引力而产生的
D. 只有质量非常大的天体加速运动，才能产生引力波
【答案】B
【解析】关于引力波，爱因斯坦在提出相对论时已经从理论上预言过，在2016年2月11日被发现，具有波的共性，并为爱因斯坦的广义相对论提供了证据．引力波在空间传播方式与电磁波类似，但并不是电磁波，故A错误；爱因斯坦认为，只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波，所以引力波的探测难度很大，故B正确；爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波，故C错误；质量小的物体加速运动时也会产生引力波，只是不容易探测，故D错误．所以B正确，ACD错误．
13.引力波是指通过波的形式从辐射源向外传播的时空弯曲中的涟漪，1916年，一著名物理学家基于广义相对论预言了引力波的存在，此物理学家由于发现了光电效应的规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖，2015年，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到首个引力波信号，根据上述信息可知预言存在引力波的物理学家是
A. 爱因斯坦B. 伽利略 C. 牛顿D. 普朗克
【答案】A
【解析】根据题干中的“广义相对论”和“发现了光电效应的规律”可知，预言存在引力波的物理学家是爱因斯坦．A．A项与上述分析结论相符，A对；B．B项与上述分析结论不相符，B错；C．C项与上述分析结论不相符，C错；D．D项与上述分析结论不相符，D错．
14.今天的太阳处在下面的哪一个阶段（ ）
A．红巨星 B．形成的初期 C．稳定的中年期 D．恒星的晚年
【答案】C
【解析】太阳正处于稳定的中年期，寿命大致为100亿年，目前太阳大约45.7亿岁，C对ABD错。
15.关于宇宙，下列说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙中唯一有卫星的行星
B．太阳的八大行星在万有引力作用下绕太阳公转
C．太阳系是银河系的中心
D．所谓恒星就是永恒不变的星球
【答案】B
【解析】A．宇宙中有卫星的行星很多，地球不是宇宙中唯一有卫星的行星，A错；B．太阳的八大行星在万有引力作用下绕太阳公转，B正确；C．太阳系不是银河系的中心，C错；D．恒星是由炽热气体组成，能够自己发光的天体，恒星并非不动，也有自己的生命史，D错。
16.关于恒星的说法正确的是（ ）
A．极少数恒星有着和太阳相同的化学成分
B．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星刚刚诞生
C．恒星就是宇宙中永远存在的星星
D．超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星实际上就是恒星不同年龄阶段的形态
【答案】D
【解析】A．绝大多数恒星都有着和太阳相同的化学成分，A错。B．恒星燃料耗尽后其核心不再释放能量，核心开始收缩，外部开始膨胀，于是恒星就变成了一颗红色的巨星或超巨星，B错。CD．超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星实际上就是恒星不同年龄阶段的形态，恒星并非永远存在，C错D对。
二、填空题
17. 当物体的运动速度接近光速时，经典力学_____（填“不再”或“仍然”）适用，可见，经典力学____（填“有”或“没有”）局限性。
【答案】不再； 有
【解析】经典力学适用于宏观物体、低速运动，所以有一定的局限性。
18. 质量的质子在高能粒子加速器中被加速到动能。某同学根据计算出质子的速度大小为（计算无误）。此速度值的不合理之处是：______。这说明：牛顿力学只适用于______（选填“高速”或“低速”）。
【答案】超过了光速；低速
【解析】光速是自然界中速度的极限，超过光速不可能，所以不合理；牛顿力学适用于宏观物体、低速运动。
1．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比（ ）
A．运动时的质量比静止时的质量大
B．运动时的质量比静止时的质量小
C．运动时的质量与静止时的质量相等
D．是两个不同的概念，无法比较
【答案】A
【解析】根据相对论质量速度公式可知物体运动时的质量比静止时的质量大，A对。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．在高速运动的火车车厢中央，光源同时向车厢前后两壁发出了一个闪光，地面上的人看到闪光同时到车厢的前后壁
B．在任何惯性参考系中，物体的运动速度都不能超过光速
C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D．同样的两个事件，在不同的参考系中观测，时间间隔都相同
【答案】B
【解析】A．根据同时的相对性，火车上的人会看到两个闪光同时到达车厢的前后壁，而地面上的人会看到闪光先到达车厢的后壁（相对火车运动方向而言），后到达前壁，A错；
B．根据爱因斯坦的相对论可知，在任何惯性参考系中，任何物体的运动速度都不能超过光速，B对；
C．考虑相对论效应，根据长度与速度关系公式沿自身长度方向高速运动的杆长度总比静止时的长度短，C错；
D．由相对论的基本公式可知时间间隔与参考系有关，D错。
3．如果真空中的光速为c=3.0×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1=2.4×108 m/s时，质量为3 kg，当它的速度为1.8×108 m/s时，其质量是（ ）
A．2.25 kgB．2.50 kg
C．3.00 kgD．2.10 kg
【答案】A
【解析】根据爱因斯坦相对论的公式可知
所以
当它的速度为时，质量为，A对。
4．由爱因斯坦创立的相对论，对现代物理学的发展和现代人类思想的发展有着巨大的影响，从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。下列关于相对论的说法中，正确的是（ ）
A．由质能方程E=mc2可知，质量就是能量
B．在任何参考系中，光在真空中的速度都保持不变
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快
D．火箭以0.5倍的光速从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度变短了
【答案】D
【解析】A．由质能方程E=mc2可知，一定的质量总是与一定的能量对应，并不是质量就是能量，A错;
B．根据光速不变原理，在不同的惯性参考系中，光在真空中的速度都是相同的，B错；
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢，C错；
D．火箭船以0.5c的速率飞行时，根据尺缩效应可知火箭长度变小，D对；
5．在狭义相对论中，下列说法中正确的是（ ）
A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速
B．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的
C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生
D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了
【答案】A
【解析】A．在狭义相对论中，速度的极限是光速，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，A正确；
B．在任何惯性参考系中，力学规律是相同的，在非惯性参考系中，力学规律是不同的，故B错误；
C．根据狭义相对论可知，一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中不是同时发生，故C错误；
D．地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，故D错误。
6.下列物体的运动，不能用经典力学描述的是（）
A. “复兴”号列车高速行驶B. 电子以接近光的速度运动
C. “神舟十号”飞船在轨道上运行D. “辽宁”号航空母舰在大海上航行
【答案】B
【解析】经典力学描述“宏观物体、低速运动”，相对论研究“微观物体、高速运动”，B对，ACD错
7.下列关于牛顿力学说法中正确的是（）
A. 牛顿力学是以牛顿的三大定律和万有引力定律为基础的
B. 牛顿力学能够描述微观粒子运动的规律
C. 当物体的速度接近光速时，牛顿力学还是适用的
D. 相对论和量子力学的出现，使牛顿力学失去了意义
【答案】A
【解析】A、牛顿力学是以牛顿三定律和万有引力定律为基础，A对；BC、牛顿力学研究宏观物体、低速运动，BC错；相对论和量子力学的出现并没有使牛顿力学失去意义，而是把牛顿力学纳入宏观物体、低速运动的特殊情况。
8.在以光速c前进的特殊“列车”上向前发射一束光，在地面上的观察者看来这束光的速度是（ ）
A. 0B. cC. 2cD.
【答案】B
【解析】爱因斯坦认为，光速不变，是相对论的理论基础之一，B对，ACD错。
9.2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对物理学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献之一是（）
A. 发现“电流的磁效应”B. 创立“相对论”
C. 发现“能量守恒定律”D. 发现“万有引力定律”
【答案】B
【解析】A、电流磁效应是奥斯特发现的，A错；B、爱因斯担创立了相对论，B对；C、能量守恒定律是由迈尔、亥姆霍兹、焦耳发现的，C错；D、万有引力定律是牛顿发现的，D错。
10.在高速世界里，时间和空间都是相对的，都会随惯性参照系的选择不同而不同。爱因斯坦根据基于相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论，下面正确的是（）
A. 相对性原理是指，物理规律在一切参照系中都具有相同的形式
B. 光速不变原理是指，在一切参照系中，测量到的真空中的光速c都一样
C. 光速不变原理是指，在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样
D. 上面所述均不正确
【答案】C
【解析】A．根据相对性原理，在所有惯性系中，而不是参照系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A错误；BCD．光速不变原理，是指在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样，故B错误，C正确，BD错误；
11.爱因斯坦相对论告诉我们（）
A. 运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变小
B. 运动的钟变快，运动的尺缩短，运动的物体质量变大
C. 运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动的物体质量变大
D. 运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变大
【答案】C
【解析】狭义相对论的几个重要的效应：①钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．③质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大．C对，ABD错。
12.2016年，美国的研究人员宜布探测到引力波．爱因斯坦曾预言，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波．由于引力波与宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播．但只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波．根据以上信息可以得到的结论是
A. 引力波是一种电磁波
B. 引力波很难被观测到
C. 引力波是由于物体受到万有引力而产生的
D. 只有质量非常大的天体加速运动，才能产生引力波
【答案】B
【解析】关于引力波，爱因斯坦在提出相对论时已经从理论上预言过，在2016年2月11日被发现，具有波的共性，并为爱因斯坦的广义相对论提供了证据．引力波在空间传播方式与电磁波类似，但并不是电磁波，故A错误；爱因斯坦认为，只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波，所以引力波的探测难度很大，故B正确；爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波，故C错误；质量小的物体加速运动时也会产生引力波，只是不容易探测，故D错误．所以B正确，ACD错误．
13.引力波是指通过波的形式从辐射源向外传播的时空弯曲中的涟漪，1916年，一著名物理学家基于广义相对论预言了引力波的存在，此物理学家由于发现了光电效应的规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖，2015年，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到首个引力波信号，根据上述信息可知预言存在引力波的物理学家是
A. 爱因斯坦B. 伽利略 C. 牛顿D. 普朗克
【答案】A
【解析】根据题干中的“广义相对论”和“发现了光电效应的规律”可知，预言存在引力波的物理学家是爱因斯坦．A．A项与上述分析结论相符，A对；B．B项与上述分析结论不相符，B错；C．C项与上述分析结论不相符，C错；D．D项与上述分析结论不相符，D错．
14.今天的太阳处在下面的哪一个阶段（ ）
A．红巨星 B．形成的初期 C．稳定的中年期 D．恒星的晚年
【答案】C
【解析】太阳正处于稳定的中年期，寿命大致为100亿年，目前太阳大约45.7亿岁，C对ABD错。
15.关于宇宙，下列说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙中唯一有卫星的行星
B．太阳的八大行星在万有引力作用下绕太阳公转
C．太阳系是银河系的中心
D．所谓恒星就是永恒不变的星球
【答案】B
【解析】A．宇宙中有卫星的行星很多，地球不是宇宙中唯一有卫星的行星，A错；B．太阳的八大行星在万有引力作用下绕太阳公转，B正确；C．太阳系不是银河系的中心，C错；D．恒星是由炽热气体组成，能够自己发光的天体，恒星并非不动，也有自己的生命史，D错。
16.关于恒星的说法正确的是（ ）
A．极少数恒星有着和太阳相同的化学成分
B．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星刚刚诞生
C．恒星就是宇宙中永远存在的星星
D．超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星实际上就是恒星不同年龄阶段的形态
【答案】D
【解析】A．绝大多数恒星都有着和太阳相同的化学成分，A错。B．恒星燃料耗尽后其核心不再释放能量，核心开始收缩，外部开始膨胀，于是恒星就变成了一颗红色的巨星或超巨星，B错。CD．超巨星、巨星、主序星、白矮星和中子星实际上就是恒星不同年龄阶段的形态，恒星并非永远存在，C错D对。
二、填空题
17. 当物体的运动速度接近光速时，经典力学_____（填“不再”或“仍然”）适用，可见，经典力学____（填“有”或“没有”）局限性。
【答案】不再； 有
【解析】经典力学适用于宏观物体、低速运动，所以有一定的局限性。
18. 质量的质子在高能粒子加速器中被加速到动能。某同学根据计算出质子的速度大小为（计算无误）。此速度值的不合理之处是：______。这说明：牛顿力学只适用于______（选填“高速”或“低速”）。
【答案】超过了光速；低速
【解析】光速是自然界中速度的极限，超过光速不可能，所以不合理；牛顿力学适用于宏观物体、低速运动。
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