2021-2022学年 粤教版（2019）必修2 第五章 牛顿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 粤教版（2019）必修2 第五章 牛顿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.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.经典力学不能适用于的运动是(   )

A.宇宙飞船绕地球的运动 B.微观粒子的运动

C.火箭的发射    D.“勇气号”宇宙探测器在太空中的运动

3.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.

4.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

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.如图所示,质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为和(c为光速)的飞船在太空中同向运动.则下列说法中正确的是(   )

A.乙观察到甲身高变高

B.甲观察到乙身高变低

C.若甲向乙挥手,则乙观察到甲动作变快

D.若甲向乙发出一束光进行联络,则乙观察到该光束的传播速度为c

7.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

8.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

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

12.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

13.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

14.1905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

三、填空题(每题4分，共6各小题，共计24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.假设有一天某人坐在“神舟”号飞船上,以0.5c的速度遨游太空,当他打开一个光源时飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为__________,飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为__________,在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是__________。

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.如图所示,在地面上M点固定一光源,在离光源等距的两点上固定有两个光接收器,今使光源发出一闪光,问:

(1)在地面参考系中观测,谁先接收到光信号?

(2)在沿方向高速运动的火车参考系中观测,谁先接收到光信号?

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：B

解析：火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用对于微观的情形经典力学不适用。

本题选不适用的，故选：B。

3.答案：C

解析：由，且，可得，故C正确。

4.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.

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：因为人是垂直于速度方向站立的,身高方向上没有尺缩效应,即甲、乙观察到对方的身高不变,故A、B错误;根据相对论的时间延缓效应,可知乙观察到甲动作变慢,故C错误;根据爱因斯坦光速不变原理,乙观察到该光束的传播速度仍为c,故D正确.

7.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。

8.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。

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：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。

12.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。

13.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.

14.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。

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：c; c; c

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,即在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c。

19.答案：

解析：由钟慢效应知，

将，代入得到.

20.答案：(1)同时收到  (2)B先收到

解析：(1)因光源离两点等距,光向两点传播速度相等,则光到达两点所需要的时间相等,即在地面参考系中观测,两接收器同时收到光信号。

(2)对于火车参考系来说,光源和两接收器都沿方向运动,当光源发出的光向传播时,A和B都沿方向运动了一段距离到达和。如图所示,所以光到达的距离长,到达的距离更短。所以B比A先收到信号。