第五章 牛顿力学的局限性与相对论初步（单元自测·基础卷）物理粤教版必修第二册

2025-2026学年高一年级必修二物理单元自测 第五章·基础通关 1、 选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A A B C D B AC AC CD 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11． （1） （3分） （2） （3分） 12．(1)=（2分） (2)（2分） (3) 0.314 （2分） 0.300（2分） 三、计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）（1）假设人在飞机内竖直上抛小球，小球的运动遵从牛顿运动定律，若以飞机为参考系该实验不能判断飞机相对于地面的速度。不论在哪个参考系中，小球都在重力的作用下，遵从牛顿第二定律做抛体运动，在飞机参考系中，小球做竖直上抛运动，在地面参考系，则小球做斜抛运动，运动轨迹的描述不同是因为各参考系间的相对速度，但力学规律在两个参考系中是相同的。（5分） （2）在不同的参考系中，光的速度都是一样的，所以图乙这束光的速度仍是。（5分） 14．（14分）(1)由于题中星与地球的距离s和宇宙飞船的速率v均是地球上的观察者测量的，故飞船往返一次，地球时钟所测时间间隔 （7分） (2)把飞船离开地球和回到地球视为两个事件，飞船上的时钟测出两事件的时间间隔与地球上所测的时间间隔之间满足时间延缓效应的关系式。按飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间间隔 （7分） 15．（16分）(1)由题意可得核反应方程应为 （2分） (2)反应前的质量 m1＝4mH＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u（3分） 反应后的质量 m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u（3分） Δm＝m1－m2＝0.026 6 u（2分） 由质能方程得，释放能量 ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV（3分） (3)由质能方程ΔE＝Δmc2得太阳每秒减少的质量 Δm＝≈4.22×109 kg（3分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高一年级必修二物理单元自测 第五章·基础通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是（　　） A．当物体的运动速度远小于光速时，经典力学是适用的 B．经典力学认为时间和空间与物体及其运动有关系 C．相对论时空观适用于宏观物体、低速运动问题，不适用于高速运动的问题 D．相对论时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的 2．下列说法正确的是（　　） A．月地检验结果证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律 B．牛顿对引力常量G进行了准确测定，因此他被称为“第一个称出地球质量的人” C．小明在0.7c运行的列车上，发现某物块的质量比静止在地面上时变小了 D．开普勒行星运动定律是开普勒在哥白尼留下的观测记录的基础上整理和研究出来的 3．公元2世纪，古希腊天文学家托勒密提出了“地心说”，认为地球处于宇宙的中心静止不动。公元16世纪，哥白尼经过对太空的仔细观测，发现这个认识存在错误，认为太阳是宇宙的中心，地球和行星是绕太阳做圆周运动的，这个观点是 （　　） A．“日心说” B．“地心说” C．“月心说” D．“盖天说” 4．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，下列说法符合史实的是（　　） A．伽利略根据理想斜面实验总结出了牛顿第一定律 B．牛顿建立了万有引力定律理论，并提出可以进行“月地检验” C．卡文迪什通过扭秤实验测量了静电力常量 D．相对论和量子力学建立，意味着经典力学已经没有存在的必要 5．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%，即每秒24万千米。下列结论正确的是(　　) A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c C．在类星体上测得它发出的光的速度是c D．在地球上测得它发出的光的速度是0.8c 6．关于宇宙，下列说法中正确的是（　　） A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年 B．恒星的寿命取决于亮度 C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应 D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上 7．1687年，牛顿的《自然哲学的数学原理》的出版，意味着建立了完整的经典力学体系。关于经典力学的适用范围，可以总结为（　　） A．宏观、高速运动的物体 B．宏观、低速运动的物体 C．微观、低速运动的物体 D．微观、高速运动的物体 8．下列说法正确的是（　　） A．做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用 B．一对作用力和反作用力做功之和一定为零 C．狭义相对论认为对于不同的惯性系，物理规律都是一样的 D．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验首次测出了引力常量 9．下列说法正确的是（　　） A．伽利略在研究力与运动的关系时用了理想实验法 B．“重心”概念的建立用到了理想模型法 C．开普勒基于第谷的观测数据总结得到开普勒三定律 D．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式不同 10．关于静止时质量为的物体，当以速度为运动时物体的质量m，以下说法正确的是（　　） A．在任何情况下，物体的质量都不会改变，即与a和v都无关 B．当物体的运动速度时，物体的质量，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的 C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体的运动接近光速时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）某同学设计如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小铁球通过光电门的时间t，当地的重力加速度为g。为了验证机械能守恒定律，该实验准备了如下器材∶铁架台、夹子、小铁球（直径为d）、光电门、光电计时器、毫米刻度尺。 （1）调整A、B之间距离h，记录下小铁球通过光电门B的时间t，多次重复上述过程，作出随h的变化图像如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒，则该直线斜率k0= 。 （2）在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为k（k<k0），则实验过程中小球所受的平均阻力F阻与小球重力mg的比值= （用k、k0表示）。 12．（8分）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方，滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计。在气垫导轨上距离为L的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像（重力加速度）。 (1)实验前，接通电源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 （填“>”“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平。 (2)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，、、遮光条宽度d、A与B间的距离L、滑块质量（含遮光条）M、钩码质量m已知，若上述物理量间满足关系式 ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。 (3)若遮光条宽度，A、B间的距离，，，滑块质量，钩码Q质量，则滑块从A运动到B的过程中系统重力势能的诚少量 J，系统动能的增加量 J。（计算结果保留三位有效数字） 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）（1）如图甲，飞机匀速飞行，封闭机舱中的人能用抛球的力学实验判断飞机相对于地面的速度吗？地面参考系和飞机参考系的力学规律相同吗？ （2）如图乙所示，火车以0.9倍的光速（即v=0.9c）行驶，一个人相对火车用手电筒向前进方向上照射，在地面上观察，这束光的速度是多少？ 14．（14分）半人马星座内的星是离太阳系最近的恒星，它与地球间的距离约为。假设有一宇宙飞船往返于地球和半人马星座内的星之间，若宇宙飞船的速率为，则： (1)按地球上的时钟计算，飞船往返一次需要多少时间？ (2)按飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间又为多少？（计算结果均保留三位有效数字） 15.（16分）太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。（已知质子质量为mH＝1.007 3 u，氦核质量为mHe＝4.001 5 u，电子质量为me＝0.000 55 u） (1)写出这个核反应方程； (2)这一核反应能释放多少能量？ (3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高一年级必修二物理单元自测 第五章·基础通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是（　　） A．当物体的运动速度远小于光速时，经典力学是适用的 B．经典力学认为时间和空间与物体及其运动有关系 C．相对论时空观适用于宏观物体、低速运动问题，不适用于高速运动的问题 D．相对论时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的 2．下列说法正确的是（　　） A．月地检验结果证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律 B．牛顿对引力常量G进行了准确测定，因此他被称为“第一个称出地球质量的人” C．小明在0.7c运行的列车上，发现某物块的质量比静止在地面上时变小了 D．开普勒行星运动定律是开普勒在哥白尼留下的观测记录的基础上整理和研究出来的 3．公元2世纪，古希腊天文学家托勒密提出了“地心说”，认为地球处于宇宙的中心静止不动。公元16世纪，哥白尼经过对太空的仔细观测，发现这个认识存在错误，认为太阳是宇宙的中心，地球和行星是绕太阳做圆周运动的，这个观点是 （　　） A．“日心说” B．“地心说” C．“月心说” D．“盖天说” 4．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，下列说法符合史实的是（　　） A．伽利略根据理想斜面实验总结出了牛顿第一定律 B．牛顿建立了万有引力定律理论，并提出可以进行“月地检验” C．卡文迪什通过扭秤实验测量了静电力常量 D．相对论和量子力学建立，意味着经典力学已经没有存在的必要 5．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%，即每秒24万千米。下列结论正确的是(　　) A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c C．在类星体上测得它发出的光的速度是c D．在地球上测得它发出的光的速度是0.8c 6．关于宇宙，下列说法中正确的是（　　） A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年 B．恒星的寿命取决于亮度 C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应 D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上 7．1687年，牛顿的《自然哲学的数学原理》的出版，意味着建立了完整的经典力学体系。关于经典力学的适用范围，可以总结为（　　） A．宏观、高速运动的物体 B．宏观、低速运动的物体 C．微观、低速运动的物体 D．微观、高速运动的物体 8．下列说法正确的是（　　） A．做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用 B．一对作用力和反作用力做功之和一定为零 C．狭义相对论认为对于不同的惯性系，物理规律都是一样的 D．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验首次测出了引力常量 9．下列说法正确的是（　　） A．伽利略在研究力与运动的关系时用了理想实验法 B．“重心”概念的建立用到了理想模型法 C．开普勒基于第谷的观测数据总结得到开普勒三定律 D．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式不同 10．关于静止时质量为的物体，当以速度为运动时物体的质量m，以下说法正确的是（　　） A．在任何情况下，物体的质量都不会改变，即与a和v都无关 B．当物体的运动速度时，物体的质量，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的 C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体的运动接近光速时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）某同学设计如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小铁球通过光电门的时间t，当地的重力加速度为g。为了验证机械能守恒定律，该实验准备了如下器材∶铁架台、夹子、小铁球（直径为d）、光电门、光电计时器、毫米刻度尺。 （1）调整A、B之间距离h，记录下小铁球通过光电门B的时间t，多次重复上述过程，作出随h的变化图像如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒，则该直线斜率k0= 。 （2）在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为k（k<k0），则实验过程中小球所受的平均阻力F阻与小球重力mg的比值= （用k、k0表示）。 12．（8分）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方，滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计。在气垫导轨上距离为L的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像（重力加速度）。 (1)实验前，接通电源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 （填“>”“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平。 (2)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，、、遮光条宽度d、A与B间的距离L、滑块质量（含遮光条）M、钩码质量m已知，若上述物理量间满足关系式 ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。 (3)若遮光条宽度，A、B间的距离，，，滑块质量，钩码Q质量，则滑块从A运动到B的过程中系统重力势能的诚少量 J，系统动能的增加量 J。（计算结果保留三位有效数字） 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）（1）如图甲，飞机匀速飞行，封闭机舱中的人能用抛球的力学实验判断飞机相对于地面的速度吗？地面参考系和飞机参考系的力学规律相同吗？ （2）如图乙所示，火车以0.9倍的光速（即v=0.9c）行驶，一个人相对火车用手电筒向前进方向上照射，在地面上观察，这束光的速度是多少？ 14．（14分）半人马星座内的星是离太阳系最近的恒星，它与地球间的距离约为。假设有一宇宙飞船往返于地球和半人马星座内的星之间，若宇宙飞船的速率为，则： (1)按地球上的时钟计算，飞船往返一次需要多少时间？ (2)按飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间又为多少？（计算结果均保留三位有效数字） 15.（16分）太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。（已知质子质量为mH＝1.007 3 u，氦核质量为mHe＝4.001 5 u，电子质量为me＝0.000 55 u） (1)写出这个核反应方程； (2)这一核反应能释放多少能量？ (3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高一年级必修二物理单元自测 第五章·基础通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法正确的是（　　） A．当物体的运动速度远小于光速时，经典力学是适用的 B．经典力学认为时间和空间与物体及其运动有关系 C．相对论时空观适用于宏观物体、低速运动问题，不适用于高速运动的问题 D．相对论时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的 【答案】A 【详解】A．经典力学在物体速度远小于光速时适用，例如日常宏观物体的运动，故A正确； B．牛顿力学主张绝对时空观，认为时空独立于物体运动，而相对论提出时空与物质运动相关，故B错误； C．相对论适用于高速(接近光速)或强引力场的情况，而经典力学适用于低速，故C错误； D．相对论时空观明确否定时空的独立性，强调时空与物质运动的联系，故D错误。 故选A。 2．下列说法正确的是（　　） A．月地检验结果证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律 B．牛顿对引力常量G进行了准确测定，因此他被称为“第一个称出地球质量的人” C．小明在0.7c运行的列车上，发现某物块的质量比静止在地面上时变小了 D．开普勒行星运动定律是开普勒在哥白尼留下的观测记录的基础上整理和研究出来的 【答案】A 【详解】A．月地检验结果证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律。故A正确； B．卡文迪许对引力常量G进行了准确测定，因此他被称为“第一个称出地球质量的人”。故B错误； C．小明在0.7c运行的列车上，发现某物块的质量比静止在地面上时变大了。故C错误； D．开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的。故D错误。 故选A。 3．公元2世纪，古希腊天文学家托勒密提出了“地心说”，认为地球处于宇宙的中心静止不动。公元16世纪，哥白尼经过对太空的仔细观测，发现这个认识存在错误，认为太阳是宇宙的中心，地球和行星是绕太阳做圆周运动的，这个观点是 （　　） A．“日心说” B．“地心说” C．“月心说” D．“盖天说” 【答案】A 【详解】“日心说”是关于天体运动的和“地心说”相对立的学说，它认为太阳是宇宙的中心，而不是地球，哥白尼提出的“日心说”，有力地打破了长期以来居于宗教统治地位的“地心说”，实现了天文学的根本变革，故A正确，BCD错误。 故选A。 4．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，下列说法符合史实的是（　　） A．伽利略根据理想斜面实验总结出了牛顿第一定律 B．牛顿建立了万有引力定律理论，并提出可以进行“月地检验” C．卡文迪什通过扭秤实验测量了静电力常量 D．相对论和量子力学建立，意味着经典力学已经没有存在的必要 【答案】B 【详解】A．牛顿在伽利略理想斜面实验基础上总结出了牛顿第一定律，选项A错误； B．牛顿建立了万有引力定律理论，并提出可以进行“月地检验”，选项B正确； C．卡文迪什通过扭秤实验测量了万有引力常量，选项C错误； D．相对论和量子力学适应于微观高速粒子的运动，而经典力学适应于宏观低速物体的运动，相对论和量子力学的建立并不否认经典力学，经典力学对解决宏观低速物体的运动仍有必要性，选项D错误。 故选B。 5．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%，即每秒24万千米。下列结论正确的是(　　) A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c B．在地球上接收到它发出的光的速度是(1-80%)c C．在类星体上测得它发出的光的速度是c D．在地球上测得它发出的光的速度是0.8c 【答案】C 【详解】根据爱因斯坦相对论的光速不变原理得：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c都一样。在一切惯性系中观测到的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c，与光源或观察者的运动无关。所以在类星体上测得它发出的光的速度是c，在地球上测得它发出的光的速度是c，C正确，ABD错误． 故选C。 6．关于宇宙，下列说法中正确的是（　　） A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年 B．恒星的寿命取决于亮度 C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应 D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上 【答案】D 【详解】A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星处于死亡期了，A错误； B．恒星的寿命取决于质量，B错误； C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生核反应，C错误； D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，D正确。 故选D。 7．1687年，牛顿的《自然哲学的数学原理》的出版，意味着建立了完整的经典力学体系。关于经典力学的适用范围，可以总结为（　　） A．宏观、高速运动的物体 B．宏观、低速运动的物体 C．微观、低速运动的物体 D．微观、高速运动的物体 【答案】B 【详解】A．经典力学不适用于高速（接近光速）运动的物体，此时需用相对论，故A错误； B．经典力学适用于宏观物体的低速运动，故B正确； C．微观领域需用量子力学，即使低速也不适用经典力学，故C错误； D．微观和高速均超出经典力学范围，故D错误。 故选B。 8．下列说法正确的是（　　） A．做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用 B．一对作用力和反作用力做功之和一定为零 C．狭义相对论认为对于不同的惯性系，物理规律都是一样的 D．牛顿发现了万有引力定律，并通过实验首次测出了引力常量 【答案】AC 【详解】A．当合外力的方向与速度方向不在一条直线上时，物体将做曲线运动，故A正确； B．一对作用力和反作用力大小相等方向相反，但它们的做功对应的位移不一定相等，所以它们做功之和不一定为零，故B错误； C．狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C正确； D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测量出引力常量，故D错误。 故选AC。 9．下列说法正确的是（　　） A．伽利略在研究力与运动的关系时用了理想实验法 B．“重心”概念的建立用到了理想模型法 C．开普勒基于第谷的观测数据总结得到开普勒三定律 D．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式不同 【答案】AC 【详解】A．伽利略通过理想斜面实验研究力与运动关系，伽利略运用了理想实验的科学研究方法，故A正确； B．引入“重心”的概念，作为物体所受重力的等效替代点，运用了等效替代的方法，故B错误； C．开普勒根据第谷的观测数据总结出了开普勒三定律，故C正确； D．根据狭义相对论基本原理，在不同的惯性参考系中，物理规律的形式相同，都是等价的，故D错误。 故选AC。 10．关于静止时质量为的物体，当以速度为运动时物体的质量m，以下说法正确的是（　　） A．在任何情况下，物体的质量都不会改变，即与a和v都无关 B．当物体的运动速度时，物体的质量，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的 C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体的运动接近光速时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化 【答案】CD 【详解】ABC．根据公式，当物体的运动速度时，物体的质量；但是当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用；只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动，故A、B错误，C正确； D．根据公式，通常物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化，故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）某同学设计如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小铁球通过光电门的时间t，当地的重力加速度为g。为了验证机械能守恒定律，该实验准备了如下器材∶铁架台、夹子、小铁球（直径为d）、光电门、光电计时器、毫米刻度尺。 （1）调整A、B之间距离h，记录下小铁球通过光电门B的时间t，多次重复上述过程，作出随h的变化图像如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒，则该直线斜率k0= 。 （2）在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为k（k<k0），则实验过程中小球所受的平均阻力F阻与小球重力mg的比值= （用k、k0表示）。 【答案】 【详解】（1）[1]已知小铁球的直径和经过光电门的时间，用平均速度表示经过光电门时的速度，则 小铁球下落过程中，重力势能减少量等于动能增加量时可以认为机械能守恒，则有 解得 则该直线斜率 （2）[2]因存在阻力，对小铁球下落过程运用动能定理可得 解得 解得 12．（8分）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方，滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计。在气垫导轨上距离为L的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像（重力加速度）。 (1)实验前，接通电源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 （填“>”“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平。 (2)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，、、遮光条宽度d、A与B间的距离L、滑块质量（含遮光条）M、钩码质量m已知，若上述物理量间满足关系式 ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。 (3)若遮光条宽度，A、B间的距离，，，滑块质量，钩码Q质量，则滑块从A运动到B的过程中系统重力势能的诚少量 J，系统动能的增加量 J。（计算结果保留三位有效数字） 【答案】(1)= (2) (3) 0.314 0.300 【详解】（1）如果遮光条通过光电传感器的时间相等，即有 根据光电门测速原理可知，滑块通过两光电门的速度相等，说明滑块做匀速运动，即表明气垫导轨已经水平。 （2）根据光电门测速原理有 ， 对滑块和钩码组成的系统，根据机械能守恒定律有 解得 （3）[1]滑块和钩码组成的系统重力势能的减少量 [2]滑块和钩码组成的系统动能的增加量 解得 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）（1）如图甲，飞机匀速飞行，封闭机舱中的人能用抛球的力学实验判断飞机相对于地面的速度吗？地面参考系和飞机参考系的力学规律相同吗？ （2）如图乙所示，火车以0.9倍的光速（即v=0.9c）行驶，一个人相对火车用手电筒向前进方向上照射，在地面上观察，这束光的速度是多少？ 【答案】（1）不能，相同；（2） 【详解】（1）假设人在飞机内竖直上抛小球，小球的运动遵从牛顿运动定律，若以飞机为参考系该实验不能判断飞机相对于地面的速度。不论在哪个参考系中，小球都在重力的作用下，遵从牛顿第二定律做抛体运动，在飞机参考系中，小球做竖直上抛运动，在地面参考系，则小球做斜抛运动，运动轨迹的描述不同是因为各参考系间的相对速度，但力学规律在两个参考系中是相同的。 （2）在不同的参考系中，光的速度都是一样的，所以图乙这束光的速度仍是。 14．（14分）半人马星座内的星是离太阳系最近的恒星，它与地球间的距离约为。假设有一宇宙飞船往返于地球和半人马星座内的星之间，若宇宙飞船的速率为，则： (1)按地球上的时钟计算，飞船往返一次需要多少时间？ (2)按飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间又为多少？（计算结果均保留三位有效数字） 【答案】(1)；(2) 【详解】(1)由于题中星与地球的距离s和宇宙飞船的速率v均是地球上的观察者测量的，故飞船往返一次，地球时钟所测时间间隔 (2)把飞船离开地球和回到地球视为两个事件，飞船上的时钟测出两事件的时间间隔与地球上所测的时间间隔之间满足时间延缓效应的关系式。按飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间间隔 15.（16分）太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。（已知质子质量为mH＝1.007 3 u，氦核质量为mHe＝4.001 5 u，电子质量为me＝0.000 55 u） (1)写出这个核反应方程； (2)这一核反应能释放多少能量？ (3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ 【答案】(1)；(2)24.78 MeV；(3)4.22×109 kg 【详解】(1)由题意可得核反应方程应为 (2)反应前的质量 m1＝4mH＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u 反应后的质量 m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u Δm＝m1－m2＝0.026 6 u 由质能方程得，释放能量 ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV (3)由质能方程ΔE＝Δmc2得太阳每秒减少的质量 Δm＝≈4.22×109 kg 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 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