2022-2023学年教科版必修第二册 第五章 经典力学的局限性与相对论初步 单元测试（B）

第五章经典力学的局限性与相对论初步 测评(B) 

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共8个小题,每小题5分,共40分。其中1~5小题只有一个正确选项,6~8小题有多个正确选项)

1.17世纪末,采用归纳与演绎、综合与分析的方法,建立了完整的经典力学体系,使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是(　　)

A.牛顿 B.开普勒 C.笛卡尔 D.伽利略

答案：A

解析：牛顿创建了完整的经典力学体系,故A正确。

2.经典力学只适用于“宏观世界”,这里的“宏观世界”是指(　　)

A.行星、恒星、星系等巨大的物质领域

B.地球表面上的物质世界

C.人眼能看到的物质世界

D.不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界

答案：D

解析：前三个选项说的当然都属于“宏观世界”,但都很片面,没有全面描述,本题应选D。

3.下列说法正确的是(　　)

A.经典力学能够说明微观粒子的规律性

B.经典力学适用于宏观物体的低速运动问题,不适用于高速运动的问题

C.相对论与量子力学的出现,表示经典力学已失去意义

D.对于宏观物体的高速运动问题,经典力学仍能适用

答案：B

解析：经典力学适用于低速宏观问题,不能说明微观粒子的规律性,不适用于宏观物体的高速运动问题。A、D错误,B正确。相对论与量子力学的出现,并不否定经典力学,只是说经典力学有其适用范围,C错误。

4.一宇航员要到离地球10光年的星球去旅行,如果宇航员希望将路程缩短为8光年,则他所乘坐的火箭相对于地球的速度应为光速的(　　)

A. B. C. D.

答案：B

解析：根据距离的相对性公式,有l=l0,代入数据,有8=10,解得v=c,故B项正确。

5.如图所示,强强乘速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5c,强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光束的传播速度为(　　)

A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c

答案：D

6.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看到这一光速为1.5c

B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c

C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是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

解析：根据光速不变原理可知,在不同的惯性参考系中,真空中的光速是相同的。即光在真空中沿任何方向的传播速度也是相同的,A、B选项错误,C、D选项正确。

7.关于经典力学的成就,下列说法正确的是(　　)

A.经典力学把天体的运动与地上物体的运动统一起来,是人类对自然界认识的第一次综合,是人类认识史上的一次重大飞跃

B.经典力学第一次向人们展示了时间的相对性

C.火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射,都是牛顿力学规律的应用范例

D.经典力学是最早形成的物理理论,对后来的理论有重要影响

答案：ACD

解析：经典力学把天体的运动与地上物体的运动统一起来,是人类认识史上的一次重大飞跃,时间的相对性是相对论的观点,故A对,B错;航天器的发射与运行是牛顿力学规律的应用范例,故C对;同样,D也对。

8.电子的电荷量为1.6×10-19 C,质量为9.1×10-31 kg,一个电子被电压为106 V的电场加速后,关于该电子的质量和速度,以下说法正确的是(　　)

A.电子的质量不变 B.电子的质量增大

C.电子的速度可以达到1.9c D.电子的速度不可能达到c

答案：BD

解析：电子被电场加速后,根据m=可知,随电子速度的增大,其质量也增大,故A项错误,B项正确;此时不能根据qU=m0v2求速度,任何物体的速度都不可能超过光速c,故C项错误,D项正确。

二、填空题(本题共2个小题,共16分)

9.(8分)经过证明,物体运动时的质量m与静止时的质量m0　　　　(选填“相同”或“不相同”),两个质量满足的关系为　　　　　　　。 

答案：不相同　m=

解析：根据爱因斯坦的理论,设一个物体静止时的质量为m0(又称为静质量),当它以速度v运动时的质量为m(又称为动质量),则动质量与静质量及其速度的关系遵循以下规律:m=。

10.(8分)甲、乙两人站在地面上时身高都是l0,甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动,如图所示。此时乙观察到甲的身高l　　　　l0;若甲向乙挥手,动作时间为t0,乙观察到甲动作时间为t1,则t1　　　　t0。(均选填“>”、“=”或“<”) 

答案：=　>

解析：在垂直于运动方向上长度不变,则有l=l0;根据狭义相对论的时间延缓效应可知,乙观察到甲的动作时间变长,即t1>t0。

三、计算题(本题共3个小题,共44分)

11.(12分)电子静止时质量为9.1×10-31 kg,一个电子被电压为106 V的电场加速后,其质量为多少?速度为多大?

答案：2.69×10-30 kg　0.94c

解析：Ek=eU=1.6×10-19×106J=1.6×10-13J。

Ek=mc2-m0c2,

m=+m0=kg+9.1×10-31kg≈2.69×10-30kg。

由m=得,

v=c≈0.94c。

12.(16分)火箭以c的速度飞离地球,在火箭上向地球发射一束高能粒子,粒子相对地球的速度为c,其运动方向与火箭的运动方向相反。则粒子相对火箭的速度大小为多少?

答案：c

解析：由相对论的速度变换公式u=,可得-c=,解得u'=-c,负号说明与火箭速度方向相反。

13.(16分)假设一空间站相对地球静止在太空中,一宇宙飞船甲相对空间站以速度2.5×108 m/s从空间站飞过,宇宙飞船乙相对空间站以速度2.0×108 m/s与宇宙飞船甲反方向飞行。求:(计算结果保留2位有效数字)

(1)以宇宙飞船甲为参考系乙的速度的大小;

(2)以宇宙飞船乙为参考系甲的速度的大小。

答案：(1)2.9×108 m/s　(2)2.9×108 m/s

解析：(1)取甲飞行的方向为正方向,空间站相对甲的速度为

v=-2.5×108m/s

乙相对空间站的速度u'=-2.0×108m/s

则以甲为参考系乙的速度为

u=m/s=-2.9×108m/s

即以宇宙飞船甲为参考系乙的速度的大小为2.9×108m/s。

(2)同理以乙为参考系甲的速度大小为2.9×108m/s。