第五章 科学进步无止境 单元测试-2020-2021学年鲁科版（2019）高中物理必修第二册word版含答案

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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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第五章
科学进步无止境单元测试
一、单选题
1.关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是（??
）
A.?经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的
B.?相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系
C.?研究接近光速的粒子不适合使用经典力学
D.?当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别
2.在1905年爱因斯坦提出了《狭义相对论理论》，但此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下的观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（??
）
A.?在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的
B.?真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
C.?物体在接近光速运动时，它的质量会变小
D.?物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大
3.关于经典力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是（??
）
A.?相对论和量子力学的出现彻底否认了经典力学
B.?真空中光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C.?经典力学适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体
D.?经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时的特例，在自己的适用范围内仍然成立
4.关于狭义相对论的说法，不正确的是（??
）
A.?狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B.?狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于
c，与光源的运动无关
C.?狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
D.?狭义相对论认为任何情况下物体的质量不变
5.下列说法中正确的是（??
）
A.?电磁波是纵波
B.?单摆的摆长越长，摆动周期越小
C.?照相机的镜头涂有一层增透膜，
利用的是光的衍射原理
D.?狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的
6.一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（??
）
A.?30m????????????????????????????????????B.?15m????????????????????????????????????C.?34m????????????????????????????????????D.?26m
7.下列说法正确的是（??
）
A.?由于相对论、量子论的提出，经典力学己经失去了它的意义
B.?经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C.?在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D.?狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
8.下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是(??
)
A.?经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B.?相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C.?相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D.?经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
9.下列说法中正确的是（??
）
A.?声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率???????????B.?麦克斯韦预言了电磁波的存在；楞次用实验证实了电磁波的存在
C.?由电磁振荡产生电磁波，当波源的振荡停止时，空间中的电磁波立即消失???????????D.?宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢
10.一艘太空飞船静止时的长度为30
m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是（??
）
A.?飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30
m
B.?地球上的观测者测得该飞船的长度小于30
m
C.?飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D.?地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
二、多选题
11.关于经典力学的时空观与相对论的时空观，下列说法正确的是（???
）
A.?在经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一个参考系中的观察者来说也是同时的
B.?在相对论的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件（或物体运动）所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关
C.?在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点的距离是绝对的不变的量值，而与参考系的选取无关
D.?相对论的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间物体的运动无关
E.?真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
12.下列说法正确的是______。
A.?声波从空气进入水中时，其波速增大，波长变长
B.?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
C.?当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率不变，观察者接收到的频率变大
D.?麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场
E.?相对论认为：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大
13.下述说法正确的有（??
）
A.?将单摆从地球表面移到距地面高度等于地球半径R处的宇宙飞船中，摆动周期变为地球表面周期的2倍
B.?伦琴射线实际上是波长比可见光更短的电磁波
C.?全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
D.?狭义相对论认为，在一切参考系中，物理规律都相同
14.下列说法正确的是（??
）
A.?人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象
B.?在双缝干涉实验中，光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽
C.?梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会向外发射电磁波
D.?狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
E.?火车鸣笛向我们驶来，我们听到的声音频率比声源振动的频率低
15.以下说法正确的是（??
）
A.?相对论与量子力学并没有否定经典力学理论
B.?在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变的
C.?经典时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在
D.?当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别
三、计算题
16.?
21世纪，宇航员要在空间站中长期生活，为了克服失重带来的不利影响，有一种设计中的空间站看起来像个大车轮，它绕轴自转，其上各点都有一个指向转动轴的向心加速度，以空间站为参考系，与它一起旋转的物体都受到一个背离转动轴的惯性力，这样就人为造出一个重力，若空间站半径是50
m，为了使边缘处的自由落体加速度与地球表面相同，空间站每分钟应转多少转？如果半径是100
m呢？
17.如图所示，在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5
kg的小球，正随车厢以20
m/s的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5
N的拉力作用，求经10
s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？
18.人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016
m.设有一宇宙飞船往返于地球与人马星座α星之间.若宇宙飞船的速度为0.999C，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？
答案解析部分
一、单选题
1.
D
解析：AB．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，AB正确，不符合题意；
C．经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题，C正确，不符合题意；
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论没有区别，D错误，符合题意。
故答案为：D。
分析：当物体的速度大小远小于光速时，其相对论和经典力学的结论没有区别；研究接近光速的粒子不适合使用经典力学，只适合相对论。
2.
B
解析：A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律都是相同的，所以A不符合题意；
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，所以B符合题意；
C．由相对论知
其中
为物体静止时的质量，所以当物体在接近光速运动时，它的质量会变大，所以C不符合题意；
D．由相对论可知
其中
为物体相对静止的人的长度，则当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，所以D不符合题意。
故答案为：B。
分析：在不同惯性参考系中，一切物体的规律都是相同的；利用光速不变原理可以判别光速的大小；利用相对论可以判别质量和长度的变化。
3.
D
解析：A．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，A不符合题意；
B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，B不符合题意；
C．经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；C不符合题意；
D．相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，D符合题意。
故答案为：D。
分析：相对论和量子力学没有否定经典力学；光速不变原理可以判别真空中光速在不同惯性参考系中是相同的；经典力学不适用于微观高速的物体。
4.
D
解析：A．根据狭义相对论的两个基本假设可知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A不符合题意；
B．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，B不符合题意；
C．狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，只涉及无加速运动的惯性系，C不符合题意；
D．相对论认为，物体的质量随速度的增大而增大，D符合题意。
故答案为：D。
分析：相对论认为物体的质量随速度的增大而不断增大。
5.
D
解析：A．电磁波是横波，A不符合题意；
B．根据
得出摆长越长，摆动周期越大，B不符合题意；
C．增透膜利用的是光的干涉原理，C不符合题意；
D．狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的，D符合题意。
故答案为：D。
分析：对于波来说，只有纵波才有偏振，横波没有偏振；光速不变原理是相对论的一个假设，之后的所有结论都是以此为依据经过推导得到的。
6.
D
解析：根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m，根据长度的相对性
代入解得观察者测得火箭的长度
故答案为：D。
分析：利用相对论长度的表达式可以求出火箭的长度。
7.
D
解析：AB.相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用。AB不符合题意；
C.
在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变。C不符合题意；
D.
狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，D符合题意。
故答案为：D
分析：相对论和经典力学适用的范围不同；狭义相对论中物体的质量、长度和时间都与物体的运动状态有关。
8.
D
解析：经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；
故答案为：D
分析：相对论适用于高速领域，经典力学适用于低速、宏观领域，当相对论做低速处理，就会得到经典力学的结论。
9.
D
解析：A、声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率，A不符合题意。
B、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B不符合题意。
C、电磁波由电磁振荡产生，但它是一种能量形式，若波源的电磁振荡停止，空中的电磁波不会立即消失，C不符合题意。
D、根据钟慢效应，宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船是在做高速运动，所以飞船上的时钟变慢了；D符合题意。
故答案为：D。
分析：本题考查多普勒效应、电磁波和相对论知识，根据对应史实可分析说法的对错。
10.
B
解析：根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m，飞船上的人测量飞船的长度等于30m，所以A不符合题意；B符合题意；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，C、D不符合题意．
故答案为：B
分析：利用相对论知识可以判别惯性参考性观察时长度不变，地面观察时长度会变小，而利用光速不变原理速度大小保持不变。
?
二、多选题
11.
A,C,E
解析：A.在经典力学的时空观中，同时是绝对的，A对；
B.在相对论的时空观中，时间间隔是相对的，B不符合题意；
C.在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，C对；
D.相对论的时空观是一个相对的时空观，D不符合题意．
E.真空中的光速在不同惯性参考系中都相同，E符合题意．
故答案为：ACE
分析：在相对论的时空观中时间间隔时相对的；相对论是一个相对的时空观，其时间与空间与物体的高速运动有关。
12.
A,C,D
解析：A．声波从空气进入水中时，其波速增大，频率不变，故由公式
可判断波长变长，A符合题意；
B．物体做受迫振动，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，振幅最大；如果驱动力频率大于物体的固有频率，则驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越小，B不符合题意；
C．当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率不变，观察者接收到的频率要变大，C符合题意；
D．麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场，D符合题意；
E．根据狭义相对论原理：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，E不符合题意；
故答案为：ACD。
分析：多普勒效应指的是当人与声源相互靠近时，人听到的声音频率变高，而远离声源时，人听到的声音频率变低；当外界的驱动频率与物体的固有频率相同时，物体的振幅越大，结合表格中的数据分析求解即可；在空间中，根据麦克斯韦电磁波理论可知，变化的电场可以形成磁场，变化的磁场可以激发电场，从而形成电磁波。
13.
B,C,D
解析：A.?
单摆从地球表面移到距地面高度等于地球半径R处的宇宙飞船中，完全失重，单摆不会摆动。A不符合题意；
B.
伦琴射线实际上是波长比可见光更短的电磁波，B符合题意；
C.
全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性，C符合题意；
D.
根据狭义相对论的基本原理可知：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同。D符合题意；
故答案为：BCD。
分析：电磁波谱的范围非常广，波长由长倒短大致分为红外线、可见光、紫外线，波长比红外线长的有无线电波，波长比紫外线短的有γ射线。
14.
A,C,D
解析：A．超声波比人耳听到的声波波长短，而波长越长越容易发生光的衍射，所以人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象，A符合题意；
B．根据双缝干涉实验中相邻亮（暗）条纹的间距公式
可知，光的频率越高，波长越短，光屏上出现的条纹越窄，所以B不符合题意；
C．梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会产生变化的电磁场，即可向外发射电磁波；所以C符合题意；
D．狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，所以D符合题意；
E．火车鸣笛向我们驶来，即波源与观察者相互靠近，我们听到的声音频率比声源振动的频率高，E不符合题意。
故答案为：ACD。
分析：利用波长的比较可以判别衍射现象的明显程度；利用波长和频率的关系可以判别干涉条纹的间距；利用多普顿效应可以判别接收频率的大小。
15.
A,C
解析：A．相对论与量子力学并没有否定经典力学理论，A符合题意；
B．在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的，B不符合题意；
C．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，C符合题意；
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，故经典力学是适用的，D不符合题意。
故答案为：AC。
分析：相对论与量子力学没有否定经典力学理论；在经典力学中其物体的质量保持不变。当物体其速度远远小于光速时其相对论和经典力学的结论相差不大。
三、计算题
16.在空间站的边缘，物体所受的惯性离心力为
，物体所受的重力
,题目要求
，由此解出
.
这个角速度折合每分钟4.2转.由于所需角速度跟空间站半径的二次方根成反比，所以如果半径是100m，转速可以降为每分钟3.0转。
【解析】?分析：利用圆周运动及其向心力相关知识分析即可。
17.对车上的观察者：
物体的初速
，加速度
。
10
s时的速度
对地上的观察者
方法一：物体初速度
加速度
10
s末速度
方法二：根据速度合成法则
?
解析：注意：在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个
，另一个
，但我们却用了同样的运动定律和速度合成法则.也就是说，力学规律在任何惯性系中都是相同的.
分析：参考系不同物体的运动就有所不同，所以选择怎样的参考系是解决问题要注意的，在高中物理中，一般选取地面或地面上的物体为参考系，这也是牛顿经典力学适用的范围。
18.以地球上的时钟计算：
若以飞船上的时钟计算：因为
，
所以得
【解析】?分析：以地球上的时钟计算时，根据
计算即可；若以飞船上的时钟计算，要考虑时间的相对论效应。