2021-2022学年教科版2019 必修2 第五章 经典力学的局限性与相对论初步 单元测试卷（word版含答案）

教科版2019 必修2 第五章 经典力学的局限性与相对论初步 单元测试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题(每题3分，共8各小题，共计24分)

1.是三个完全相同的时钟，A放在地面上，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快的时钟是(   )

A.A时钟 B.B时钟 C.C时钟 D.无法确定

2.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果把这段路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为（c为光速）(   )

A. B. C. D.

3.甲、乙、丙是三个完全相同的时钟,甲放在地球上,乙、丙分别放在两个高速运动的火箭上,分别以速度和朝同一方向远离地球飞行,且.在地面上的观察者看来(   )

A.甲时钟走得最慢 B.乙时钟走得最慢

C.丙时钟走得最慢 D.甲、乙、丙时钟快慢一样

4.在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播,闪光到达车厢后壁时,一只小猫在车厢后端出生,闪光到达车厢前壁时,两只小鸡在车厢前端出生.则(   )

A.在火车上的人看来,一只小猫先出生 B.在火车上的人看来,两只小鸡先出生

C.在地面上的人看来,一只小猫先出生 D.在地面上的人看来,两只小鸡先出生

5.如图所示，强强乘坐速度为(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.强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光速的传播速度为(   )

A. B. C. D.

6.话说有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是(   )

A.哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了

B.弟弟思念哥哥而加速生长

C.由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢

D.这是神话，科学无法解释

7.如图所示,强强乘坐速度为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.c

8.在以接近光速运动的火车上,设车对地面的速度为v,车上的人以速度v’沿着火车前进的方向相对火车运动,那么他相对地面的速度u与的关系是(   )

A.  B.  C.  D.以上均不正确

二、多选题(每题4分，共6各小题，共计24分)

9.2017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“千公里级”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.量子力学的发现说明经典力学已经失去了应用价值

10.如果牛顿运动定律在参考系中成立,而参考系相对于做匀速直线运动,则在参考系中（   ）

A.牛顿运动定律也同样成立

B.牛顿运动定律不能成立

C. 和两个参考系中,一切物理定律拿都是相同的

D.参考系也是惯性参考系

11.1905年，是科学史上翻天覆地的一年，名不见经传的爱因斯坦发表的5篇论文彻底改变了传统的物理学，也为造福后世的诸多技术奠定了基础。 爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为(   )

A.否定了经典力学的绝对时空观

B.揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性

C.打破了经典力学体系的局限性

D.使人类认识到时间、空间和物质运动之间的依赖关系

12.下列事件或现象支持了广义相对论的是(   ).

A.星光经过太阳时发生弯曲                    B.钟慢效应
C.尺缩效应                           D.引力红移

13.(多选)甲、乙、丙三个完全相同的时钟,甲放在地面上,乙、丙分别放在两架航天飞机上,航天飞机沿同一方向高速飞离地球,但是乙所在的飞机比丙所在的飞机飞得快。则乙所在飞机上的观察者认为(   )

A.走得最快的钟是甲                   B.走得最快的钟是乙
C.走得最快的钟是丙                   D.走得最慢的钟是甲

14.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0.5c的速度靠近某一星球飞行时,发出一光信号提示该星球上的人。假设所有的星球均相对静止,c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信号的速度为1.5c
B.该星球上的人看到的光信号的速度为c
C.地球上的人看到的光信号的速度为c
D.飞船正后方的某星球上的人看到的光信号的速度为0.5c

三、计算题(每题13分，共4各小题，共计52分)

15.1947年，在用乳胶研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称做介子，质量约为电子质量的273.27倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称作或.若参考系中介子处于静止，它们的平均寿命为，设介子以速率运动，求从实验室参考系观测到该粒子的平均寿命．

16.在一个飞船上测得船的长度为100 m，高度为10 m，当飞船以的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船的高度和长度各为多少？

17.一被加速器加速的电子，其能量为，试问：

(1)此时电子的质量是其静质量的多少倍？

(2)此时电子的速率为多少？(电子的静质量为)

18.考虑以下四个问题：

(1)如图所示，参考系相对于参考系O静止时，人看到的光速是多少？

(2)参考系相对于参考系O以速度v向右运动时，人看到的光速是多少？

(3)参考系相对于参考系O以速度v向左运动时，人看到的光速是多少？

(4)根据狭义相对论理论，在上述三种情况下光速应该是多少？

参考答案

1.答案：A

解析：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，C时钟相对于观察者的速度最大，所以C走得最慢。地面上的时钟A的速度，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A正确，B、C、D错误。

2.答案：C

解析：由，且，可得，故C正确。

3.答案：C

解析：甲时钟放在地面上,在地面上的人看来,甲时钟没有变化;乙、丙两时钟放在两个火箭上,根据爱因斯坦相对论可知,乙、丙时钟变慢,由于,丙时钟比乙时钟更慢,所以甲时钟走得最快,丙时钟走得最慢,C正确.

4.答案：C

解析：火车中的人认为,车厢是个惯性系,光向前向后传播的速度相等,光源在车厢中央,闪光同时到达前后两壁,则在火车上的人看来,小猫和小鸡同时出生,故A、B错误;地面上的人认为,地面是一个惯性系,光向前向后传播的速度相等,向前传播的路程长些,到达前壁的时刻晚些,故在地面上的人看来,一只小猫先出生,故C正确,D错误.

5.答案：D

解析：根据光速不变原理，在任何参照系中测量的光速都是c，D正确．

6.答案：C

解析：根据公式可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．

7.答案：D

解析：由狭义相对论的基本假设——光速不变原理,可知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,D正确。

8.答案：B

解析：

按照经典时空观:，实际上，根据相对论速度变换公式: 所以严格地来说，应当是,而经典时空观,是在时的一种近似，而只有在的乘积与相比较不能忽略时，才能明显地看出,故只有B正确。

9.答案：AC

解析：经典力学适用于宏观、低速物体的运动,“墨子号”绕地球的运动属于宏观、低速的运动,而对于高速运动的光子，经典力学已经不再适用,故A正确,B错误;量子力学可以描述光子的运动规律,而且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,故C正确,D错误.

10.答案：ACD

解析：根据狭义相对论原理，在不同的惯性参考系中一切物理定律都是相同的。

11.答案：BCD

解析：爱因斯坦相对论的提出并没有否定经典力学的绝对时空观。A错误，BCD正确。

12.答案：AD

解析：钟慢效应和尺缩效应是由狭义相对论得到的结论,BC不符合题意。星光经过太阳时发生弯曲及引力红移支持了广义相对论,AD符合题意。

13.答案：BD

解析：由于乙所在的飞机比丙所在的飞机飞得快,且甲是放在地面上的,则根据公式可知,相对于观察者的速度v越大,其上的时间进程越慢,故甲钟最慢,乙钟最快,BD正确,AC错误

14.答案：BC

解析：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,即在任何地方的人看到的光速都是,BC正确。

15.答案：

解析：由钟慢效应知，

将，代入得到.

16.答案：10 m；80 m

解析：因为长度收缩只发生在运动的方向上，在垂直于运动方向上的长度不发生这种效应，故飞船的高度仍为10 m，若测得飞船的长度为，由长度收缩效应知。

17.答案：(1)5 857倍

(2)

解析：(1)由爱因斯坦质能方程有

则倍

(2)由质速关系有

.

18.答案：(1)c

(2)

(3)

(4)都是c

解析：根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是，第三种情况应是，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，三种情况光速都应是c.