第五章 科学进步无止境 单元测试卷（Word版含答案）

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
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.为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的热量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性。设捕获中子前的原子质量为，捕获中子后的原子质量为，被捕获的中子质量为，核反应过程放出的能量为，则这一实验需验证的关系是( )
A. B.
C. D.
2.正、负电子的静止质量均为，当一个正电子和一个负电子相遇时可以发生湮灭现象，即两电子消失而产生一对相同的光子，则每个光子的能量为( )
A. B. C. D.
3.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.
4.当物体以很大速度运动时，它的质量与静止质量的关系是，此时它的动能应该是( )
A. B. C. D.以上说法都不对
5.在以接近光速运动的火车上,设车对地面的速度为v,车上的人以速度v’沿着火车前进的方向相对火车运动,那么他相对地面的速度u与的关系是( )
A. B. C. D.以上均不正确
6.如果真空中的光速为,当一个物体的运动速度为时,质量为3kg。当它的速度为时,其质量是( )
A.2.25kg B.2.50kg C.3.00kg D.2.10kg
7.一粒子以0.05c的速率相对实验室运动,此粒子发射出一个电子,电子相对于粒子的速度为0.8c,电子的速度方向与粒子运动方向相同,则电子相对于实验室的速度为( )
A.0.402c B.0.505c C.0.627c D.0.817c
8.一艘宇宙飞船相对地球以0.8的速度飞行，一光脉冲从船尾传到船头。飞船上的观察者测得飞船长为90,地球上的观察者测得光脉冲从船尾发出和到达船头两个事件的空间间隔为( )
A.90
B.54
C.270
D.150
二、多选题(每题4分，共6各小题，共计24分)
9.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
10.对于公式，下列说法中正确的是( )
A.公式中的是物体以速度v运动时的质量
B.当物体运动速度时，物体的质量，即物体的质量改变了，故经典力学不适用
C.当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动
D.通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化
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.A、B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过,且,对于在飞机上的人观察的结果,下列说法正确的是( )
A.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大
B.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小
C.两飞机上的人观察到足球场的长度相同
D.两飞机上的人观察到足球场的宽度相同
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.随着科学技术的发展,人类遨游太空终究会实现。如果某飞船在以0.5c的速度靠近某一星球飞行时,发出一光信号提示该星球上的人。假设所有的星球均相对静止,c为光在真空中的速度。则下列说法正确的是( )
A.该星球上的人看到的光信号的速度为1.5c
B.该星球上的人看到的光信号的速度为c
C.地球上的人看到的光信号的速度为c
D.飞船正后方的某星球上的人看到的光信号的速度为0.5c
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.“世界物理年”决议的做出与爱因斯坦的相对论时空观有关.根据爱因斯坦的理论,一把米尺,在它与观察者有不同相对速度的情况下,米尺长度是不同的,它们之间的关系见图.由此可知,当米尺和观察者的相对速度达到0. 8(为光速)时,米尺长度大约是__________.在日常长度大约是__________.在日常生活中,我们无法察觉到米尺长度变化的现象,是因为观察者相对于米尺的运动速度__________.
四、计算题(每题14分，共2各小题，共计28分)
19.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？
20.假设一空间站相对地球静止在太空中,一宇宙飞船甲相对空间站以速度2.5×108m/s从空间站飞过,宇宙飞船乙相对空间站以速度2.0×108m/s与宇宙飞船甲反方向飞行。求:(计算结果保留2位有效数字)
1.以宇宙飞船甲为参考系乙的速度为多大
2.以宇宙飞船乙为参考系甲的速度为多大
参考答案
1.答案：B
解析：反应前的质量为，反应后的质量为，质量亏损为，因此需要验证的关系式为，故B正确。
2.答案：A
解析：光子能量的来源是电子质量的损失，每个电子由于质量而具有的能量是，两个电子总共具有的能量是，故每个光子的能量为，选项A正确。
3.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．
4.答案：C
解析：
5.答案：B
解析：
按照经典时空观:，实际上，根据相对论速度变换公式: 所以严格地来说，应当是,而经典时空观,是在时的一种近似，而只有在的乘积与相比较不能忽略时，才能明显地看出,故只有B正确。
6.答案：A
解析：根据爱因斯坦相对论的公式可知,,所以;当它的速度为时,质量为,故A正确。
7.答案：D
解析：由相对论速度变换公式得: ,故D正确。
8.答案：C
解析：由则有;因为,,所以。
9.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。
10.答案：CD
解析：公式中的是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A，B错，C，D对．
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：BD
解析：由 (其中是足球场长轴的长度),可以看出,速度越大,长度越短,选项B正确,AC错误;足球场的短轴与飞机速度方向垂直,所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同,D正确。
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：BC
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,即在任何地方的人看到的光速都是,BC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：0.6; 1; 远远小于光速或速度很小
解析：根据图中信息知时,米尺长度为0. 6 ,时,米尺长度为1.0 .根据相对论知,观察者相对于米尺的运动速度远远小于光速或速度很小时,米尺长度变化很小.
19.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。
20.答案：1.-2.9×108m/s
2.2.9×108m/s
解析：1.取甲飞行的方向为正,甲相对空间站的速度为u'=2.5×108m/s
乙相对空间站的速度为v=-2.0×108m/s
则以甲为参考系乙的速度为。
2.同理以乙为参考系甲的速度大小为2.9×108m/s。