2021-2022学年鲁科版2019 必修2 第五章 科学进步无止境 单元测试卷（word版含答案）

鲁科版2019 必修2 第五章 科学进步无止境 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.某考生现在正在完成100分钟的期末物理考试,假设一艘飞船相对该考生以的速度匀速飞过(c为真空中的光速),则飞船上的观察者根据相对论认为该考生考完这场考试所用时间(   )

A.大于100分钟 B.等于100分钟 C.小于100分钟 D.不能确定

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.如果有一列火车，以很高的速度运动，车窗沿运动方向为长，垂直运动方向为宽，根据相对论的知识，地面上的人发现(   )

A.火车窗口比静止时要长 B.火车窗口比静止时要短

C.火车窗口比静止时要宽 D.火车窗口比静止时要窄

6.如图，假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根静止的10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最准确地描述了梭镖穿过管子情况的是(   )
 

A.梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它

B.管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来

C.两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖

D.所有这些都与观察者的运动情况有关

7.下列几种说法：
（1）所有惯性系对物理基本规律都是等价的。
（2）在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关。
（3）在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同。
关于上述说法(   )

A.只有（1）、（2）正确 B.只有（1）、（3）正确

C.只有（2）、（3）正确 D.三种说法都正确

8.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.

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.直升机在抢险救灾中能发挥特殊的作用，在某次抢险救灾中，飞行员凭借自己的经验，在抵达救灾地点前，调为以某一恒定的速度匀速飞行，在距离救灾地点一定距离时，将救灾物资自由释放。地面上的人看到该救灾物资的运动轨迹为曲线，而飞行员观察到救灾物资做自由落体运动，经一段时间，救灾物资刚好落在救灾地点。由经典的时空观可确定(   )

A.飞行员为非惯性系  B.飞行员为惯性系

C.地面上的人为非惯性系 D.地面上的人为惯性系

11.电子的电荷量为，质量为，一个电子被电压为的电场加速后，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  D.电子的速度不可能达到c

12.如果牛顿运动定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则(   )

A.在参考系B中牛顿运动定律也同样成立

B.在参考系B中牛顿运动定律不能成立

C.A和B两个参考系中，一切物理定律的形式都是相同的

D.参考系B也是惯性参考系

13.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

14.关于时间和空间,在学习狭义相对论后我们应认识到(   )

A.因为时间是绝对的,所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的

B.空间与时间之间是没有联系的

C.有物质才有空间和时间

D.在一个确定的参考系中观察,运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关

三、计算题(每题10分，共4各小题，共计40分)

15.假如一对孪生兄弟A和B，其中B乘坐速度为的火箭飞往大角星，而后又飞回地球。根据A在地球上的观测，大角星离地球约有40光年，这次B往返飞行经历时间为80.8年。如果B在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当B回到地球时，他们的年龄各有多大？

16.设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以的速率向东飞行，5.0 s后该飞船将与一个以的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：

（1）飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？

（2）从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞？

17.1947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．

18.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？

四、探究题(每题12分，共1各小题，共计12分)

19.回答问题:

1.如下图所示,参考系相对于参考系静止时,人看到的光速是多少?

2.参考系相对于参考系以速度向右运动,人看到的光速是多少?

3.参考系相对于参考系以速度r向左运动,人看到的光速是多少?

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：A

解析：根据狭义相对论可知,飞船相对该考生以的速度匀速飞过时,飞船上的观察者认为该考生考完这场考试所用的时间,可知飞船上的观察者认为该考生考完这场考试所用的时间大于100分钟,选项A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：B

解析：由于长度收缩效应，在运动的方向上，长度要缩短，所以车窗的长度比静止时要短，但是与运动方向垂直的宽不会变化，所以B正确。

6.答案：D

解析：如果观察者是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全在管子内部。然而当观察者和梭镖一起运动时，观察者看到的管子就缩短了，所以在某些位置，观察者可以看到梭镖两端都伸出管子。则D正确，A、B、C错误。

7.答案：D
解析：相对性原理认为：物体所具有的一些物理量可以因所选参考系的不同而不同，但它们在不同的惯性参考系中所遵从的物理规律却是相同的。光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，光速都是相同的，与光源无关，即光在真空中沿任何方向的传播速度都是相同的。故选D。

8.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．

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：BD

解析：物资被投放后，仅受重力作用，飞行员看到物资是做自由落体运动，符合牛顿运动定律，故飞行员为惯性参考系，B正确，A错误；地面上的人看到物资做平抛运动，符合牛顿运动定律，D正确，C错误。

11.答案：BD

解析：电子被电场加速后，根据可知，随电子速度的增大，其质量也增大，故A错误，B正确；此时不能根据求速度，任何物体的速度都不可能达到光速c，故C错误，D正确。

12.答案：ACD

解析：由于牛顿运动定律在参考系A中成立，因此A为惯性参考系。而B相对于A做匀速直线运动，所以B也为惯性参考系。根据相对性原理，一切物理规律在不同的惯性参考系中都具有相同的形式，故A、C、D正确，B错误。

13.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。

14.答案：CD

解析：经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的,是绝对的,空间与时间之间也是没有联系的,在相对论力学中,时间和空间是和物质的运动相联系的。只有在物质存在时才有空间和时间的概念,时间和空间是相互联系且是相对的。

15.答案：A：100.8岁；B：55.2岁

解析：设B在飞船惯性系中经历的时间为，根据钟慢效应得：，代入数据解得年。所以B回到地球时的年龄为20岁+35.2岁=55.2岁，A的年龄为20岁+80.8岁=100.8岁。

16.答案：（1）

（2）4.0 s

解析：取地球为S系，飞船为系，向东为x轴正方向，则系相对S系的速率，彗星相对S系的速率。

（1）由速度变换可得所求结果，即彗星以的速率向飞船靠近。

（2）由时间间隔的相对性有
解得。

17.答案：

解析：由钟慢效应知，

将，代入得到.

18.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。

19.答案：1.; 2.; 3.

解析：根据速度合成法则,第一种情况人看到的光速应是,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,三种情况都应是.