高中物理 第五章 经典力学的成就与局限性章末测试 教科版必修2

【创新设计】-高中物理第五章经典力学的成就与局限性章末测试教科版必修2(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不选的得0分)1．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是 ()．A．牛顿发现了万有引力定律B．牛顿通过实验证实了万有引力定律C．相对论的创立表明经典力学已不再适用D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域解析万有引力定律是牛顿发现的，但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的，A对、B错．相对论并没有否定经典力学，经典力学对于低速、宏观运动仍适用，C错．狭义相对论的建立，是人类取得的重大成就，从而把物理学推到更高领域，D对．答案AD2．甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是 ()．A．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度大D．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度小解析长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小．即l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))，所以选B、D.答案BD3．如图1所示，如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动 ()．图1A．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．以上三种变化同时发生E．你永远不能由自身的变化知道你的速度解析狭义相对论的第一个假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．这个假设通常称为爱因斯坦相对性原理．这表明，自身处在接近光速的参考系中是不能知道自己的速度的．答案E图24．如图2所示，一根10m长的梭镖以相对论速度穿过一根10m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况图2A．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解析由“尺缩效应”知：L＝L0eq\r(1－（\f(v,c)）2)，L与v有关，所以各种情况均有可能．答案D5．某激光器的功率是P，辐射光的波长λ，频率为ν，则激光器每1s内辐射的光子数为 ()．A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(λP,hν)C.eq\f(cPλ,h) D.eq\f(P,hν)解析每秒辐射的能量为E＝(P×1)焦，另由E＝nhν，c＝λν知A、D正确．答案AD6．在日常生活中我们并没有发现物体的质量随物体运动的变化而变化，其原因是 ()．A．运动物体无法称质量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体质量太大D．物体质量不随速度变化而变化解析按照爱因斯坦狭义相对论观点：物体质量随速度的增加而增加，其具体关系为m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))，通常情况下我们在日常生活中所观察到的物体速度v≪c，所以m≈m0，即质量随速度的变化而产生的变化极其微小，故正确答案为B.答案B7．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为 ()．A．0.5c B．0.6C．0.8c D．解析由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))，且eq\f(l,l0)＝eq\f(3,5)，可得v＝eq\f(4,5)c＝0.8c，故选项C正确．答案C8．世界上有各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是 ()．A．正确B．错误C．若变慢则变慢的程度相同D．若变慢则与钟的种类有关系解析将不同类型的两架钟调整到相同速度，并将它们密封在一个盒子中，再让该盒子做匀速运动．如果运动对一架钟的影响比另一架大，则坐在盒子里的人就能看到两架钟的差别，因而可以知道盒子是在运动．显然这违反了相对论的基本原理：一个密闭的盒子中的人是无法辨认自己是处于静止还是处于匀速直线运动状态的．所以一架钟变慢时，所有钟必须都变慢，且变慢的程度一定严格相同．答案AC二、填空题(共12分)9．(6分)蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温为37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm，根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为λm·T＝2.90×10－3m·K.那么：(1)老鼠发出最强的热辐射的波长约为________m．解析由题意知：λm·T＝2.90×10－3m·K，将T＝(273＋37)K＝310K，代入得λm＝9.4×10－6m；E＝heq\f(c,λ)＝2.12×10－20J.答案(1)9.4×10－6(2)2.12×10－2010．(6分)以速度v绕地球旋转的人造卫星，它的时间Δt′和地球上同时测量的时间Δt关系是________；卫星上的长度l′，在地球上测量的长度是________．答案Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－（\f(v,c)）2))l＝l′eq\r(1－（\f(v,c)）2)三、解答题(本题共4小题，共40分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11．(8分)一个以相对于实验室0.8c速度运动的粒子，飞行了3m后衰变，该粒子存在了多少时间？与该粒子一解析Δt＝eq\f(3,0.8c)＝1.25×10－8s.1．25×10－8s7.5×10－9sΔt′＝Δteq\r(1－u2/c2)＝7.5×10－9s答案1.25×10－8s7.5×10－9s12．(8分)在地面上有一长100m的跑道，运动员从起点跑到终点，用时10s，现从以0.8解析代入l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))得到l′＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))＝100×eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.8c,c)))\s\up12(2))＝60m.答案6013．(12分)一艘宇宙飞船的船身固有长度L0＝90m，相对于地面以u＝0.8(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？解析(1)l＝l0eq\r(l－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(u,c)))\s\up12(2))；Δt1＝eq\f(L,u)＝2.25×10－7s(2)由钟慢效应公式知Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))Δt2＝eq\f(Δt1,\r(1－\f(u2,c2)))＝3.75×10－7s答案(1)Δt1＝eq\f(L,u)＝2.25×10－7s(2)Δt2＝eq\f(Δt1,\r(1－\f(u2,c2)))＝3.75×10－7s14．(12分)太阳在不断地辐射能量，因而其质量也不断地减少．若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J，试计算太阳在一秒内失去的质量．估算5000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027t比较之.解析质量和能量之间有着紧密的联系，根据相对论的质能关系式E＝mc2，可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即ΔE＝Δmc2.由太阳每秒钟辐射的能量ΔE可得其每秒内失去的质量为Δm＝ΔE/c2＝4×1026/(3×108)2＝eq\b\lc\(\rc\