第五章 经典力学的局限性与相对论初步 单元达标测试（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
第五章
经典力学的局限性与相对论初步
单元达标测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．下面对人类探索宇宙的历史表述不正确的是
（　　）
A．开普勒通过研究第谷的行星观测数据得出了行星运动定律
B．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
C．牛顿不仅提出了万有引力定律而且测量出了引力常量
D．经典力学适用于低速运动的宏观物体
2．下列说法正确的是（
）
A．经典力学的适用条件宏观、低速、弱引力作用
B．平抛运动的物体在相同时间内速率的变化量相同
C．做匀速圆周运动的物体的加速度保持不变
D．两个不共线的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动
3．下列运动不能用经典力学解释的是
A．火箭携带卫星飞向太空
B．电子以接近光速的速度运动
C．战斗机从辽宁号航母上起飞
D．高铁列车从盐城向北京飞驰
4．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位物理学家科学贡献的叙述中，正确的说法是（　　）
A．英国物理学家牛顿用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值
B．天王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学
D．开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律
5．下列说法符合史实的是（　　）
A．开普勒在牛顿定律的基础上，总结出了行星运动的规律
B．牛顿建立的经典力学可以解决自然界中所有的问题
C．伽利略发现了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量
D．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
6．下列说法正确的是（　　）
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
B．当波源与观察者互相靠近时，观察者接收到的波的频率会变小
C．X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官
D．相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态无关
7．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合物理学史实的是（　　）
A．牛顿总结出了行星运动的三大规律
B．开普勒测出了万有引力常量
C．爱因斯坦发现了万有引力定律
D．以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题
8．下列说法正确的是（
）
A．一根长为L的长杆相对观察者以速度v运动时，观察者测得的长度为
B．光的偏振现象说了光是一种电磁波
C．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越弱
D．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定大
E.根据单摆的周期公式，在地面附近，如果L→∞，则其周期T→∞
F.利用红外摄影可以不受天气（阴雨，大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物
9．下列说法中正确的是（
）
A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一
B．变化的电场一定产生变化的磁场
C．光的偏振现象说明光是横波
D．无影灯是利用光的衍射原理
10．下列说法中正确的是（
）
A．横波在传播过程中，处于波峰位置的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
B．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
D．电磁波和机械波本质不相同，但是电磁波和机械波一样都能发生干涉和衍射现象
E.相对论认为：真空中的光速在不同的参考系中都相同
11．下列说法正确的是（　　）
A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B．验钞机验钞票真伪利用了紫外线的荧光效应
C．利用雷达测出微波脉冲从发射到接收的时间间隔就可以确定雷达与目标的距离
D．光也是一种电磁波，且真空中的光速在不同的惯性参考系中大小是相同的
12．广义相对论的两个基本原理是（　　）
A．光速不变原理
B．广义相对性原理
C．等效原理
D．同时的相对性
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．地面上的人认为，以接近光速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，为什么？
14．一个原来静止的电子，经高压加速后速度为v＝6×106m/s.问电子的质量是增大了还是减小了？改变了百分之几？
15．如果真空中的光速为c＝3.0×108m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108m/s时，质量为3
kg.当它的速度为1.8×108m/s时，质量为多少？
16．电子是原子的组成部分，当电子的速度为零时，电子的质量为
(1)求电子的速度为零时所具有的能量；
(2)让该电子由静止开始经加速电压加速后，该电子的质量和速度的大小分别为多少？（计算结果保留4位有效数字）
参考答案
1．C
【详解】
A．开普勒通过研究第谷的行星观测数据，总结出了行星运动的三大规律，故A正确；
B．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故B正确；
C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值，故C错误；
D．经典力学适用于宏观低速物体的运动规律，对于微观、高速不再适用，故D正确；
本题选择错误的，故选C。
2．A
【详解】
A．经典力学的适用范围就是宏观、低速、弱引力作用，故A正确；
B．设平抛运动竖直速度，过后，速率变化量为
并非随时间均匀变化，所以相同时间内速率变化量不同，故B错误；
C．向心加速度时刻指向圆心，方向一直在变，故C错误；
D．如果合初速度方向与合加速度方向不在一条直线上，就可以做曲线运动，并不一定是直线运动，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】
经典力学适用范围时宏观、低速、弱引力，故ACD可以用经典力学解释，ACD错误；
B中电子速度接近光速，属于高速运动，不能用经典力学解释，B正确；
故选B。
4．D
【详解】
A．英国物理学家卡文迪许用实验的方法准确测出了万有引力常量G的数值，A错误；
B．海王星是利用万有引力定律计算出其轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”，B错误；
C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并没有否定经典物理学，C错误；
D．开普勒根据第谷对行星运动的观测数据，应用严密的数学运算，发现了行星运动的规律，得出了开普勒三定律，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
ABC．开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律；牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律；卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，AC错误，D正确；
B．经典力学也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题，B错误。
故选D。
6．C
【详解】
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片用来滤掉部分反射光，使拍摄的物体更加清晰，A错误；
B．当波源与观察者互相靠近时，观察者接收到的波的频率会变大，B错误；
C．X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官，也就是X透视，C正确；
D．相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态有关，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．开普勒利用第谷的行星运动数据总结出了行星运动的三大规律，故A错误；
B．卡文迪许利用扭称实验测出了万有引力常量，故B错误；
C．牛顿发现了万有引力定律，故C错误；
D．根据爱因斯坦的相对论理论可知，以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，故D正确。
故选D。
8．ADF
【解析】
【详解】
A．根据爱因斯坦相对论长度的相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，观测者看到的杆长为
故A正确；
B．光的偏振现象只能证明光是一种横波，故B错误；
C．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越强；要想有效的发射电磁波，除了需要足够高的振荡频率外，电场和磁场还必须分散到尽可能大的空间，即开放电路，故C错误；
D．高山之巅的重力加速度g相对地面较小，根据单摆周期公式可知，将单摆放到高山之巅的振动周期变大，故D正确；
E．在地面附近，单摆的周期公式为，如果，重力加速度g将发生变化，不满足单摆的理想条件，故E错误；
F．因为红外线的波长比可见光的波长更长，更容易绕过障碍物发生衍射，所以利用红外摄影可以不受天气（阴雨，大雾等）的影响，故F正确。
故选ADF.
9．AC
【详解】
A．狭义相对论的两条基本假设是光速不变原理和相对性原理,
故A正确；
B．均匀变化的电场一定产生恒定的磁场，故B错误；
C．偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故C正确；
D．无影灯是利用光的直线传播原理制成的，故D错误。
故选AC。
10．BDE
【解析】
【详解】
A.横波在传播过程中，质点只在自己平衡位置上下振动，不能随波发生迁移，故A错误；
B.光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，故B正确；
C.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但也能通过电缆、光缆传输，故C错误；
D.电磁波和机械波在本质上是不相同的，但是电磁波和机械波一样，都能发生干涉和衍射现象，故D正确；
E.
相对论认为：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系，故E正确。
故选BDE.
11．BCD
【详解】
A．物体做受迫振动时，其频率等于驱动力的频率，驱动力的频率越接近物体的固有频率物体振动的振幅越大，即若驱动力的频率小于固有频率而增大，驱动力频率越高，则物体振动的振幅将增大；若驱动力的频率大于固有频率，驱动力频率越高，振幅将减小，故A错误。
B．验钞机是利用了紫外线的荧光作用，故B正确。
C．电磁波测距就是利用发射脉冲和接收脉冲的时间间隔来确定的，故C正确。
D．光也是一种电磁波，根据狭义相对论中光速不变原理，可知，在所有惯性参照系中光速是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关，故D正确；
故选BCD。
12．BC
【详解】
广义相对论的两个基本原理为
等效原理：惯性质量引力质量与等效，也就是说引力场里任何一点都和一个非惯性系等效；
广义协变原理：相对于狭义相对论的狭义等效原理（所有物理规律在任何坐标系下形式保持一致），广义协变原理是说一切规律在所有参考系（不止是惯性系）中保持一致；
故选BC。
13．见解析
【详解】
与所选取的参考系有关。由
可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的时钟相对飞船中的观察者静止，时钟准确。
14．增大了，0.02%
【解析】
试题分析：应用相对论有关相对论质量公进行分析求解．
根据爱因斯坦的狭义相对论得，运动后的质量增大了，且，所以改变的百分比为×100%＝0.02%．
点睛：本题主要考查了相对论中同时的相对性和时空相对性的含义，理解由相对论得出的相对论质量表达式的含义．
15．2.25
kg
【详解】
根据狭义相对论，
，
由题意知，
所以
所以m2＝m1＝2.25kg.
【点睛】
此题关键是掌握爱因斯坦的相对论原理，物体质量及速度关系遵循的规律是：
，其中m是运动质量，m0是指静止质量．
16．(1)(2)
【详解】
(1)由质能方程得
(2)由能量关系得
则
质量和速度的关系
则