第5章 单元检测卷(五) 科学进步无止境-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版2019）

单元检测卷(五)　科学进步无止境 (时间：90分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、选择题(本题共12小题，共40分。第1～8小题只有一个选项正确，每小题3分，第9～12小题有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 1．在高速世界里，时间和空间都是相对的，都会随惯性参照系的选择不同而不同。爱因斯坦根据基于相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论，下面正确的是(　　) A．相对性原理是指物理规律在一切参照系中都具有相同的形式 B．光速不变原理是指在一切参照系中，测量到的真空中的光速c都一样 C．光速不变原理是指在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样 D．上面所述均不正确 C　[根据相对性原理，在所有惯性系中，而不是参照系中，物理定律有相同的表达形式，即一切物理规律都是相同的，故A错误；光速不变原理，是指在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样，故C正确，B、D错误。] 2.如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光行驶的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为(　　) A．c＋v　c－v B．c－v　c＋v C．c　c D．无法确定 C　[根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确。] 3．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔 A、B和 C。假想有一列车沿 AC 方向以接近光速行驶，当铁塔 B 发出一个闪光，列车上的观测者测得 A、C 两铁塔被照亮的顺序是(　　) A．同时被照亮 B．A先被照亮 C．C先被照亮 D．无法判断 C　[列车上的观测者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观测者，看到C先被照亮，故只有C正确。] 4．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 D　[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错误；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错误；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错误；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正确。] 5．经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是(　　) A．2.5×10－1m/s B．2.5×102 m/s C．2.5×105 m/s D．2.5×108 m/s D　[经典力学适应于宏观低速物体，不适应微观高速粒子，当物体的速度接近光速时，经典力学不再适用。故D正确。] 6．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.8，此时质量m与原质量m0的关系为(　　) A．m＝m0 B．m＝0.5m0 C．m＝1.155m0 D．m＝ D　[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，m＝得m＝＝，故D正确。] 7．假设有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是(　　) A．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了 B．弟弟思念哥哥而加速生长 C．由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢 D．这是神话，科学无法解释 C　[根据公式t＝可知，物体的速度越大，其时间进程越慢。] 8．关于爱因斯坦质能关系式，下列说法中正确的是(　　) A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能 B．E＝mc2是物体的核能 C．E＝mc2是物体各种形式能的总和 D．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中，亏损的质量Δm与放出的能量ΔE存在一定关系 D　[爱因斯坦的质能关系E＝mc2，只是说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系。物体的能量增大了，质量也增大；能量减小了，质量也减小。故只有D项是正确的，其他均错误。] 9．关于经典时空观和相对论时空观，下列说法正确的是(　　) 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 ABC　[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，故A、B正确；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，故C正确；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，故D错误。] 10．关于物体的质量，下列说法正确的是(　　) A．在经典力学中，物体的质量是保持不变的 B．在经典力学中，物体的质量随物体的速度的变化而变化 C．在狭义相对论中，物体静止时的质量最小 D．在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大 ACD　[在经典力学中，物体的质量是保持不变的，故A正确，B错误；在狭义相对论中，由于物体的速度v不可能达到光速c，所以v<c，则1－()2<1，根据m＝，可知C、D正确。] 11．如图所示，地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁，乙观察者乘坐速度为v(接近光速)的火箭沿AB方向飞行，两观察者身边各有一个事先在地面校准了的相同的时钟，下列对相关现象的描述中，正确的是(　　) 　 A．甲测得的光速为c，乙测得的光速为c－v B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了 C．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离 D．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为B先接收到闪光 CD　[根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c，故A错误；根据钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变慢了，故B错误；根据尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，可知甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离，故C正确；当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，对乙而言，则乙认为B先接收到闪光，故D正确。] 12．假设一列100 m长的火车以接近光速的速度穿过一根100 m长的隧道，它们的长度都是在静止状态下测量的，下列关于看到的现象判断正确的是(　　) A．相对隧道静止的观察者会看到，火车变短，在某些位置上，隧道能完全遮住它 B．相对隧道静止的观察者会看到，隧道变短，在某些位置上，火车从隧道的两端伸出来 C．相对火车静止的观察者会看到，火车变短，在某些位置上，隧道能完全遮住它 D．相对火车静止的观察者会看到，隧道变短，在某些位置上，火车从隧道的两端伸出来 AD　[相对于隧道静止的观察者看到火车在运动，所以火车比隧道短，在某些位置火车会完全处在隧道内部，A正确，B错误；相对火车静止的观察者会看到隧道在运动，所以隧道比火车短，在某些位置火车两端都伸出隧道，C错误，D正确。] 二、非选择题(本题共6小题，共60分) 13．(6分)在某惯性系中测得相对该惯性系静止的立方体的边长为L0，另一惯性系以相对速度v平行于立方体的一边运动．则在后一惯性系中的观察者测得的该立方体体积是多少？ 解析：　由狭义相对论知，在运动方向上，观察者测得的立方体边长L＝L0，而在垂直于运动方向上，测得的立方体边长不变，所以立方体的体积V＝LL＝L。 答案：　L 14．(8分)一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×106 m/s。问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？ 解析：　根据爱因斯坦的狭义相对论m＝得出运动后的质量增大了。 m＝＝≈1.000 2m0 所以改变的百分比为：×100%＝0.02%。 答案：　增大　0.02% 15．(9分)近地卫星以7.9 km/s的最大运行速度环绕地球匀速运行。其上安装了一只完好的手表走过了1 min ，地面上的人认为这只表走过这1 min “实际”上花了多少时间？ 解析：　由狭义相对论原理知卫星上测到的时间Δt′＝1 min ，卫星运行的速度v＝7.9×103 m/s。所以地面上的人观测到的时间为Δt＝＝ min＝(1＋3.74×10－10) min，通过这个题目说明，即使对于人造卫星这样飞快的速度，相对论效应也是微不足道的。 答案：　(1＋3.47×10－10)min 16．(10分) 长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向上长度缩短了。一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以v＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过。 (1)观测站的观测人员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？ (2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔为多少？ 解析：　(1)观测站测得船身的长度为L＝L0＝90 m＝54 m 通过观测站的时间间隔为Δt＝＝＝2.25×10－7 s。 (2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为Δt＝＝＝3.75×10－7 s。 答案：　(1)2.25×10－7 s　(2)3.75×10－7 s 17．(12分)太阳在不断地辐射能量，因而其质量也不断地减少。若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026 J，试计算太阳在一秒内失去的质量。估算5 000年内总共减少了多少质量，并求5 000年内减少的质量与太阳的总质量2×1027 t的比值。 解析：　由太阳每秒钟辐射的能量ΔE可得其每秒内失去的质量为 Δm＝＝ kg＝×1010 kg≈4.4×109 kg。 在5 000年内太阳总共减少的质量为 ΔM＝Δm·t＝5 000×365×24×3 600××1010 kg≈7×1020 kg。 与太阳的总质量比值为k＝＝＝3.5×10－10。 答案：　4.4×109 kg　7×1020 kg　3.5×10－10 18．(15分)研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称为介子，质量约为电子质量的273倍，它带有一个电子电荷量的正电荷或负电荷，称为π＋或π－。若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为τ＝2.56×10－8 s，设π±介子以0.9c的速率运动，求： (1)在实验室参考系中观测到该粒子的平均寿命； (2)在实验室参考系中观测到该粒子运动的平均距离； (3)该粒子运动时的动能。 解析：　(1)粒子运动时，在和粒子相对静止的参考系中，粒子的寿命仍为τ＝2.56×10－8 s，而此时在实验室中观察到的寿命τ′应比τ大，满足 τ′＝＝ s≈5.87×10－8 s。 (2)平均距离 d＝vτ′＝0.9×3×108×5.87×10－8 m＝15.849 m。 (3)粒子的静止质量m0＝273×9.1×10－31 kg＝2.484 3×10－28 kg 粒子的动能为Ek＝mc2－m0c2＝c2≈2.898×10－11 J。 答案：　(1)5.87×10－8 s　(2)15.849 m (3)2.898×10－11 J 学科网（北京）股份有限公司 $$