高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性章末測試 教科版必修2

【創(chuàng)新設(shè)計】-高中物理第五章經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性章末測試教科版必修2(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，共48分．在每小題給出的四個選項中，有的只有一項符合題目要求，有的有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，選錯或不選的得0分)1．物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識，推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步，下列表述正確的是 ()．A．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B．牛頓通過實驗證實了萬有引力定律C．相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用D．愛因斯坦建立了狹義相對論，把物理學(xué)推進(jìn)到高速領(lǐng)域解析萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的，但在實驗室里加以驗證是卡文迪許進(jìn)行的，A對、B錯．相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)對于低速、宏觀運動仍適用，C錯．狹義相對論的建立，是人類取得的重大成就，從而把物理學(xué)推到更高領(lǐng)域，D對．答案AD2．甲在接近光速的火車上看乙手中沿火車前進(jìn)方向放置的尺子，同時乙在地面上看甲手中沿火車前進(jìn)方向放置的尺子，則下列說法正確的是 ()．A．甲看到乙手中的尺子長度比乙看到自己手中的尺子長度大B．甲看到乙手中的尺子長度比乙看到自己手中的尺子長度小C．乙看到甲手中的尺子長度比甲看到自己手中的尺子長度大D．乙看到甲手中的尺子長度比甲看到自己手中的尺子長度小解析長度的相對性：一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比靜止時的長度?。磍＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))，所以選B、D.答案BD3．如圖1所示，如果你以接近于光速的速度朝一星體飛行，你是否可以根據(jù)下述變化發(fā)覺自己是在運動 ()．圖1A．你的質(zhì)量在增加B．你的心臟跳動在慢下來C．你在變小D．以上三種變化同時發(fā)生E．你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度解析狹義相對論的第一個假設(shè)：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的．這個假設(shè)通常稱為愛因斯坦相對性原理．這表明，自身處在接近光速的參考系中是不能知道自己的速度的．答案E圖24．如圖2所示，一根10m長的梭鏢以相對論速度穿過一根10m長的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的．以下哪種敘述最好地描述了梭鏢穿過管子的情況圖2A．梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來C．兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個位置，管子恰好遮住梭鏢D．所有這些都與觀察者的運動情況有關(guān)解析由“尺縮效應(yīng)”知：L＝L0eq\r(1－（\f(v,c)）2)，L與v有關(guān)，所以各種情況均有可能．答案D5．某激光器的功率是P，輻射光的波長λ，頻率為ν，則激光器每1s內(nèi)輻射的光子數(shù)為 ()．A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(λP,hν)C.eq\f(cPλ,h) D.eq\f(P,hν)解析每秒輻射的能量為E＝(P×1)焦，另由E＝nhν，c＝λν知A、D正確．答案AD6．在日常生活中我們并沒有發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì)量隨物體運動的變化而變化，其原因是 ()．A．運動物體無法稱質(zhì)量B．物體的速度遠(yuǎn)小于光速，質(zhì)量變化極小C．物體質(zhì)量太大D．物體質(zhì)量不隨速度變化而變化解析按照愛因斯坦狹義相對論觀點：物體質(zhì)量隨速度的增加而增加，其具體關(guān)系為m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))，通常情況下我們在日常生活中所觀察到的物體速度v?c，所以m≈m0，即質(zhì)量隨速度的變化而產(chǎn)生的變化極其微小，故正確答案為B.答案B7．某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行，如果希望把這段路程縮短3光年，則他所乘飛船相對地球的速度為 ()．A．0.5c B．0.6C．0.8c D．解析由l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))，且eq\f(l,l0)＝eq\f(3,5)，可得v＝eq\f(4,5)c＝0.8c，故選項C正確．答案C8．世界上有各式各樣的鐘：砂鐘、電鐘、機(jī)械鐘、光鐘和生物鐘．既然運動可以使某一種鐘變慢，它一定會使所有的鐘都一樣變慢．這種說法是 ()．A．正確B．錯誤C．若變慢則變慢的程度相同D．若變慢則與鐘的種類有關(guān)系解析將不同類型的兩架鐘調(diào)整到相同速度，并將它們密封在一個盒子中，再讓該盒子做勻速運動．如果運動對一架鐘的影響比另一架大，則坐在盒子里的人就能看到兩架鐘的差別，因而可以知道盒子是在運動．顯然這違反了相對論的基本原理：一個密閉的盒子中的人是無法辨認(rèn)自己是處于靜止還是處于勻速直線運動狀態(tài)的．所以一架鐘變慢時，所有鐘必須都變慢，且變慢的程度一定嚴(yán)格相同．答案AC二、填空題(共12分)9．(6分)蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的．假設(shè)老鼠的體溫為37℃，它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長為λm，根據(jù)熱輻射理論，λm與輻射源的絕對溫度T的關(guān)系近似為λm·T＝2.90×10－3m·K.那么：(1)老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長約為________m．解析由題意知：λm·T＝2.90×10－3m·K，將T＝(273＋37)K＝310K，代入得λm＝9.4×10－6m；E＝heq\f(c,λ)＝2.12×10－20J.答案(1)9.4×10－6(2)2.12×10－2010．(6分)以速度v繞地球旋轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，它的時間Δt′和地球上同時測量的時間Δt關(guān)系是________；衛(wèi)星上的長度l′，在地球上測量的長度是________．答案Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－（\f(v,c)）2))l＝l′eq\r(1－（\f(v,c)）2)三、解答題(本題共4小題，共40分．要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11．(8分)一個以相對于實驗室0.8c速度運動的粒子，飛行了3m后衰變，該粒子存在了多少時間？與該粒子一解析Δt＝eq\f(3,0.8c)＝1.25×10－8s.1．25×10－8s7.5×10－9sΔt′＝Δteq\r(1－u2/c2)＝7.5×10－9s答案1.25×10－8s7.5×10－9s12．(8分)在地面上有一長100m的跑道，運動員從起點跑到終點，用時10s，現(xiàn)從以0.8解析代入l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))得到l′＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))＝100×eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.8c,c)))\s\up12(2))＝60m.答案6013．(12分)一艘宇宙飛船的船身固有長度L0＝90m，相對于地面以u＝0.8(1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？(2)宇航員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？解析(1)l＝l0eq\r(l－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(u,c)))\s\up12(2))；Δt1＝eq\f(L,u)＝2.25×10－7s(2)由鐘慢效應(yīng)公式知Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))Δt2＝eq\f(Δt1,\r(1－\f(u2,c2)))＝3.75×10－7s答案(1)Δt1＝eq\f(L,u)＝2.25×10－7s(2)Δt2＝eq\f(Δt1,\r(1－\f(u2,c2)))＝3.75×10－7s14．(12分)太陽在不斷地輻射能量，因而其質(zhì)量也不斷地減少．若太陽每秒鐘輻射的總能量為4×1026J，試計算太陽在一秒內(nèi)失去的質(zhì)量．估算5000年內(nèi)總共減少了多少質(zhì)量，并與太陽的總質(zhì)量2×1027t比較之.解析質(zhì)量和能量之間有著緊密的聯(lián)系，根據(jù)相對論的質(zhì)能關(guān)系式E＝mc2，可知，能量的任何變化必然導(dǎo)致質(zhì)量的相應(yīng)變化，即ΔE＝Δmc2.由太陽每秒鐘輻射的能量ΔE可得其每秒內(nèi)失去的質(zhì)量為Δm＝ΔE/c2＝4×1026/(3×108)2＝eq\b\lc\(\rc\