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）

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

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

一、单选题(每题4分，共8各小题，共计32分)

1.下列描述的运动，牛顿运动定律不适用的是(   )

A.研究原子中电子的运动 B.研究“神舟十号”飞船的高速发射

C.研究地球绕太阳的运动 D.研究飞机从北京飞往纽约的航线

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.有一把长为L的尺子竖直放置，现让这把尺子沿水平方向以接近光的速度运行，运行过程中尺子始终保持竖直，那么我们此时再测量该尺子的长度将(   )

A.大于L B.小于L C.等于L D.无法测量

4.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

5.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

6.在地面上观测一个物体，由于物体以一定速度运动，发现该物体质量比静止时的质量增加了10%，求在地面上观测时，此物体相对于静止时的尺度在运动方向上缩短了(   )

A.91% B.10% C.18% D.9.1%

7.如图所示，竖直墙上挂着一个时钟，地面上的静止的观察者A观察到钟的面积为S，另一观察者B以的速度平行于y轴沿正方向运动，观察到钟的面积为。则S和的大小关系是(   )
 

A. B. C. D.无法判断

8.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

二、多选题(每题4分，共6各小题，共计24分)

9.用相对论的观点判断，下列说法正确的是(   )

A.时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度不会改变

B.在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的

C.在地面上的人看来，以10 km/s的速度向上运动的飞船在运动方向上会变短，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些

D.当物体运动的速度时，时间变化和长度变化效果可忽略不计

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.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

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

A.牛顿定律也同样成立
B.牛顿定律不能成立
C.A和B两个参考系中,一切物理定律都是相同的
D.参考系B也是惯性参考系

13.1905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

14.(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

三、填空题(每题4分，共4各小题，共计16分)

15.甲、乙两人站在地面上时身高都是，甲、乙分别乘坐速度为和（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________；若甲向乙挥手，该动作的时间为，乙观察到甲动作的时间为，则__________。（均选填“>”“=”或“<”）
 

16.

 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________．

17.如图所示,一列火车以速度v相对地面运动,如果地面上的人测得:地面上一只光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁,则火车上的人测得此闪光先到达__________(填“前壁”或“后壁”),这两束闪光的传播速度__________(填“相等”或“不相等”)。

18.地球与月球相距为L0,若飞船以接近光速的速度v经过地球飞向月球,地面上的人测得飞船经过t1时间从地球到达月球,在飞船内宇航员测得飞船经过t2时间从地球到达月球,则t1__________(选填“>”“=”或“<”)t2;在飞船内宇航员测得地球、月球相距为L,则L__________(选填或“>”“=”或“<”)L0.

四、计算题(每题14分，共2各小题，共计28分)

19.1947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．

20.离地面6000m的高空大气层中,产生π介子以速度飞向地球。假设π介子在自身参考系中的平均寿命为,根据相对论,地球上的观察者判断π介子能否到达地球?

参考答案

1.答案：A

解析：牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体，并注意到低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿运动定律适用于BCD中描述的运动，故选A。

2.答案：C

解析：由，且，可得，故C正确。

3.答案：C

解析：相对论中所谓的“运动的尺子变短”现象是发生在尺子运动方向上的，现在尺子在竖直方向没发生高速运动，由此可知它的长度将不变，故选项C正确。

4.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.

5.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.

6.答案：D

解析：先根据质速方程：，由题意得：，再由长度收缩效应公式：，解得：，故选项D正确。

7.答案：A

解析：观察者B以的速度平行于y轴沿正方向运动，根据尺缩效应，观察到钟的面积为，选项A正确。

8.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．

9.答案：BCD

解析：按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A错误；由可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对宇航员静止，时钟准确，B正确；由可知，地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C正确；当时，时间变化和长度变化效果可忽略不计，D正确。

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：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。

12.答案：ACD
解析：据狭义相对性原理,在不同的惯性参考系中一切物理定律都是相同的,则C正确.

13.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。

14.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

15.答案：=；>

解析：由狭义相对论原理知，在垂直运动方向上长度不变，则有；根据狭义相对论的时间延缓效应可知，乙观察到甲动作的时间变长，即。

16.答案：大于;　c(或光速)

解析：

17.答案：前壁; 相等

解析：由于地面上人测得闪光同时到达前后两壁,而在光向前后两壁传播的过程中,火车要相对于地面向前运动一段距离,所以光源发光的位置一定离前壁较近,这个事实对于车上、车下的人都是一样的,在车上的人看来,既然发光点离前壁较近,各个方向的光速又都是一样的,当然闪光先到达前壁;由光速不变原理可知光速相等。

18.答案：>;

解析：根据相对论长度公式,可知宇航员观测到地球、月球两点距离小于地面上人观测的距离,即L<L0;地面上的人测得飞船经过地球、月球两点间的时间,而宇航员测得经过地球、月球两点间的时间,所以。

19.答案：

解析：由钟慢效应知，

将，代入得到.

20.答案：能

解析：π介子在自身参考系中的平均寿命为固有时间,由于时间膨胀效应,地球上观察者测得π介子的寿命为。

即在地球上的观察者看来,π介子一生可飞行距离为。

故判断结果为π介子能够到达地球。