2019沪科版高中物理必修2第6章《经典力学的成就与局限性》单元测试题含答案

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2019沪科版高中物理必修2第6章《经典力学的成就与局限性》单元测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)
1.通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是(　　)
A． 根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动
B． 电子先做匀加速直线运动，后以光速做匀速直线运动
C． 电子开始近似于匀加速直线运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用
D． 电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释
2.两相同的米尺，分别静止于两个相对运动的惯性参考系S和S′中，若米尺都沿运动方向放置，则(　　)
A．S系的人认为S′系的米尺要短些
B．S′系的人认为S系的米尺要长些
C． 两系的人认为两系的米尺一样长
D．S系的人认为S′系的米尺要长些
3.为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击铀原子，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能量，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m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是(　　)
A． ΔE＝(m1－m2－m3)c2
B． ΔE＝(m1＋m3－m2)c2
C． ΔE＝(m2－m1－m3)c2
D． ΔE＝(m2－m1＋m3)c2
4.经典力学有一定的适用范围和局限性，不适合用经典力学描述的运动是(　　)
A． 以300 m/s飞行的子弹
B． 以接近光速运动的电子
C． 以300 km/h高速运行的列车
D． 以7.8 km/s绕地球运行的“天宫一号”
5.关于光的本性，下列说法错误的是(　　)
A． 光的波粒二象性说明光既与宏观中波的运动相同，又与宏观中粒子的运动相同
B． 大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性
C． 光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性
D． 光既有波动性，又具有粒子性，二者并不矛盾
6.关于光的本性，下列说法错误的是(　　)
A． 光的波粒二象性说明光既与宏观中波的运动相同，又与宏观中粒子的运动相同
B． 大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性
C． 光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性
D． 光既有波动性，又具有粒子性，二者并不矛盾
7.在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是(　　)
A． 运动中的物体，其质量无法测量
B． 物体的速度远小于光速，质量变化极小
C． 物体的质量太大
D． 物体质量并不随速度变化而变化
8.假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是(　　)
A． 这个人是一个矮胖子
B． 这个人是一个瘦高个子
C． 这个人矮但不胖
D． 这个人瘦但不高
9.经典力学理论适用于解决( )
A． 宏观高速问题
B． 微观低速问题
C． 宏观低速问题
D． 微观高速问题
10.下列说法正确的是(　　)
A． 牛顿运动定律就是经典力学
B． 经典力学的基础是牛顿运动定律
C． 牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题
D． 经典力学可以解决自然界中所有的问题
11.牛顿力学的适用范围是(　　)
A． 适用于宏观物体的低速运动(与光速相比)
B． 适用于微观粒子的运动
C． 适用于宏观物体的高速(与光速相比)运动
D． 适用于受到强引力作用的物体
12.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)
A． 有的光是波，有的光是粒子
B． 光子与电子是同样的一种粒子
C． 光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D． 大量光子的行为往往显示出粒子性
13.有关物体的质量与速度的关系的说法，正确的是(　　)
A． 物体的质量与物体的运动速度无关
B． 物体的质量随物体的运动速度增大而增大
C． 物体的质量随物体的运动速度增大而减小
D． 当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零
14.一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，若都被加速到接近光速，在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大(　　)
A． 摩托车
B． 有轨电车
C． 两者都增加
D． 都不增加
15.如图所示为光电管电路的示意图，关于光电管电路，下列说法不正确的是(　　)
A． 能够把光信号转变为电信号
B． 电路中的电流是由光电子的运动形成的
C． 光照射到光电管的A极产生光电子并飞向K极
D． 光照射到光电管的K极产生光电子并飞向A极
16.下列说法中不正确的是(　　)
A． 牛顿运动定律适用于宏观、低速、弱作用力领域
B． 经典力学适用于微观、高速、强引力场等物体的运动
C． 一旦测出了引力常量，就可以算出地球的质量
D． 17世纪，牛顿把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功的解释了天体运动的规律
17.质子的质量为mp，中子的质量为mn，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为(　　)
A． (mp＋mn－m)c2
B． (mp＋mn)c2
C．mc2
D． (m－mp)c2
18.世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是(　　)．
A． 牛顿
B． 开普勒
C． 笛卡儿
D． 伽利略
19.入射光照射到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是(　　)
A． 从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增大
B． 逸出的光电子的最大初动能减小
C． 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D． 有可能不发生光电效应
20.下列说法正确的是(　　)
A． 在从武汉到广州的高速列车中，人的质量变大了，说明了经典力学的局限性
B． 加速上行电梯中的物体对地板压力变大，不能用经典力学观点解释
C． 地球受到太阳引力是强引力
D． 经典力学适用于低速运动、宏观物体

第II卷
二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
21.π介子与质子相碰可产生其他粒子，其中有一种k0粒子，它经d＝1×10－1m的距离便衰变成两个具有相反电荷的π介子，若k0的速率为v＝2.24×108m/s，试求其固有寿命．
22.如果观察者测出一个高速运动的电子质量为2m0，问电子速度为多大？(m0为电子的静止质量)
23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π＋或π－.若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ0＝2.56×10－8s，设π±介子以0.9c速率运动，求从实验室参考系观测到该粒子的平均寿命．
24.设想在人类的将来实现了星际航行，即将火箭发射到邻近的恒星上去，火箭相对于日心－恒星坐标系的速率为v＝0.8c，火箭中静止放置长度为1.0 m的杆，杆与火箭方向平行，求在日心－恒星坐标系中测得的杆长．


答案
1.【答案】C
【解析】电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为在它被加速的最初阶段，它做匀加速直线运动．随着电子的速度越来越大，接近光速时，相对论效应越来越大，质量加大，它不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用．
2.【答案】A
3.【答案】B
【解析】释放能量，质量一定减少―→质量的减少量,Δm＝m1＋m3－m2―→
由质能关系式得,ΔE＝(m1＋m3－m2)c2
4.【答案】B
【解析】牛顿运动定律适用于宏观、低速、弱作用力领域，不适用微观、高速、强相互作用，子弹的飞行、飞船绕地球的运行及列车的运行都属于低速，经典力学能适用．而电子接近光速运动，经典力学不再适用，B正确，A、C、D错误．
5.【答案】A
【解析】光的波粒二象性是微观世界特有的规律，既不能理解成宏观概念中的波，也不能把光子简单看成宏观概念中的粒子．
6.【答案】A
【解析】光的波粒二象性是微观世界特有的规律，既不能理解成宏观概念中的波，也不能把光子简单看成宏观概念中的粒子．
7.【答案】B
【解析】　根据狭义相对论m＝可知，在宏观物体的运动中，v?c，所以m变化不大，而不是因为质量太大或无法测量．
8.【答案】D
【解析】由公式l＝l0可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变．
9.【答案】C
【解析】经典力学的局限性是宏观物体及低速运动．当达到高速时，经典力学就不在适用，C正确；
10.【答案】B
【解析】经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能的，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．因此只有B项正确．
11.【答案】A
【解析】牛顿力学属于经典力学，它只适用于低速、宏观物体的运动以及弱引力作用时的情况，故A对，B、C、D错．
12.【答案】C
【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．
虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静质量，光子不是实物粒子，没有静质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．
13.【答案】B
14.【答案】B
【解析】对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入；而摩托车的能量却是它自己带来的．能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车．能量与质量相对应，所以有轨电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度的增加而增大．
15.【答案】C
【解析】在光电管中，当光照射到阴极K时，将发射出光电子，被A极的正向电压吸引而奔向A极，形成光电流，使电路导通．照射光的强度越大，产生的光电流越大，这样就把光信号转变为电信号，实现了光电转换，故A、B、D正确，C错误．
16.【答案】B
【解析】牛顿运动定律适用于宏观、低速、弱作用力领域，不适用微观、高速、强相互作用，A正确，B错误；卡文迪许利用扭秤实验测量出了引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg，由G＝mg知C正确；根据牛顿对万有引力的研究史知D正确．
17.【答案】A
18.【答案】A
【解析】牛顿是经典力学理论体系的建立者，牛顿定律是经典力学的基础．
19.【答案】C
【解析】“入射光的强度减弱，而频率保持不变”表示单位时间内到达同一金属表面的光子数目减少，而每个光子的能量不变．只要入射光的频率大于金属的极限频率，就有光电子逸出，且光电子的发射就是瞬时的，与入射光的强度无关，选项A、D错误；具有最大初动能的光电子，是金属表面的电子吸收光子的能量后逸出的，当光子的能量不变时，光电子的最大初动能也不变，选项B错误；入射光的强度减弱，意味着单位时间内到达金属表面的光子数减少，单位时间内吸收光子而逸出的光电子数目也减少，选项C正确．
20.【答案】D
21.【答案】3.0×10－10s
【解析】k0粒子的速率已达v＝2.24×108m/s，是光速的70%以上，应该用相对论解题．在实验室中测得的粒子运动的时间间隔为
t＝＝s＝4.5×10－10s
根据时间延缓效应Δt＝
t0＝t＝4.5×10－10×s
＝3.0×10－10s
22.【答案】0.866c
23.【答案】5.87×10－8s
【解析】由钟慢效应知τ＝，
将τ0＝2.56×10－8s，v＝0.9c代入得到τ≈5.87×10－8s.
24.【答案】0.6 m
【解析】由尺缩效应知：l＝l0，将l0＝1.0 m，v＝0.8c代入得到l＝0.6 m.