2020年高中教科版物理必修2第五章《经典力学的成就与局限性》测试卷

第五章《经典力学的成就与局限性》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.光子的能量是由下列哪个物理量决定的(　　)



A． 光的波长
B． 光的频率
C． 光的传播速度
D． 介质的性质



2.经典力学只适用于“宏观世界”．这里的“宏观世界”是指(　　)
A． 行星、恒星、星系等巨大的物质领域
B． 地球表面上的物质世界
C． 人眼能看到的物质世界
D． 不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界
3.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



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.A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，vA>vB，在火箭A上的人观察到的结果正确的是(　　)



A． 火箭A上的时钟走得最快
B． 地面上的时钟走得最快
C． 火箭B上的时钟走得最快
D． 火箭B上的时钟走得最慢



6.经典力学不能适用于下列哪些运动(　　)



A． 火箭的发射
B． 宇宙飞船绕地球的运动
C． “勇气号”宇宙探测器的运动
D． 以99%倍光速运行的电子束



7.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
8.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
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.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



11.以下说法正确的是(　　)
A． 在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变
B． 在经典力学中，物体的质量随物体运动速度增大而减小，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大
C． 在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度增大而增大
D． 上述说法都是错误的
12.经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，这里的“高速”是指(　　)



A． 声音在空气中的传播速度
B． 第一宇宙速度
C． 高铁列车允许行驶的最大速度
D． 接近真空中光的传播速度



13.牛顿运动定律不适用于下列哪些情况(　　)



A． 研究原子中电子的运动
B． 研究“神舟”十号飞船的高速发射
C． 研究地球绕太阳的运动
D． 研究飞机从北京飞往纽约的航线



14.下列关于经典力学的说法不正确的是(　　)
A． 自由落体运动规律属于经典力学
B． 行星运动定律属于经典力学
C． 牛顿运动定律属于经典力学
D． 爱因斯坦在20世纪初创立了相对论理论，这表明牛顿的经典力学已不再适用
15.当物体以很大速度运动时，它的质量与静止质量m0的关系是m＝，此时它的动能应该是(　　)



A．mv2
B．m0v2
C．mc2－m0c2
D． 以上说法都不对



二、填空题(共3小题)
16.经典力学的适用范围：只适合于低速运动，；只适合于宏观世界，．
17.设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．
18.牛顿运动定律和万有引力定律在、、的广阔的领域，包括天体力学的研究中经受了实践的检验，取得了巨大的成就．
三、计算题(共3小题)
19.在粒子对撞机中，有一个电子经过高电压加速，速度达到0.5c，则此时电子的质量变为静止时的多少倍?
20.1947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．
21.有一把1 m长的尺子，放到速度为0.5c的火箭上去，并与火箭运动方向平行，地面上的人认为它有多长？



答案解析
1.【答案】B
【解析】光子的能量ε＝hν，h是普朗克常量，故光子的能量与光子的频率成正比，所以B正确，A、C、D错误．
2.【答案】D
【解析】A、B、C三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D.
3.【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．
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】在火箭A看来，地面和火箭B都高速远离自己，由τ＝知，在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B的时钟都变慢了，且vA>vB，故地面的时钟最慢，因此A正确，B、C、D错误．
6.【答案】D
【解析】经典力学在低速运动的广阔领域(包括天体力学的研究)中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就，但在高速领域不再适用，故选项A，B，C适用．
7.【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．
8.【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．
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】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．
11.【答案】C
【解析】经典力学适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的高速运动问题，经典力学不再适用，但相对论适用，狭义相对论中物体的质量随物体速度增大而增大，C选项正确．
12.【答案】D
【解析】高速指接近真空中光的传播速度c＝3×108m/s，声音在空气中的传播速度是340 m/s，第一宇宙速度是7.9×103m/s，高铁列车允许的最大行驶速度约300 km/h≈83 m/s，选项D正确。
13.【答案】A
【解析】牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，要注意到低速和高速的标准是相对于光速而言的，则可判定牛顿运动定律适用于B，C，D中描述的运动，而A不适用．
14.【答案】D
【解析】经典力学有一定的局限性，适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体．自由落体运动、行星运动定律遵守牛顿运动定律，属于经典力学，A、B正确；牛顿运动定律是经典力学的核心理论，属于经典力学，C正确；牛顿的经典力学是爱因斯坦相对论理论在低速条件下的近似，所以相对论的创立并不表明牛顿的经典力学已不再适用，D错误．
15.【答案】C
【解析】
16.【答案】不适合高速、不适合微观
【解析】略
17.【答案】k　
【解析】由E＝mc2得＝＝k，所以m＝km0.
由m＝得＝＝k，
得v＝c.
18.【答案】宏观、低速、弱引力
【解析】略
19.【答案】　1.155
【解析】　由于电子的速度接近光速，所以质量变化明显，根据爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系得m＝＝≈1.155m0．
20.【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.
21.【答案】0.866 m
【解析】由l′＝l＝1×m＝0.866 m