第六章 万有引力与航天
6 经典力学的局限性
基础过关练
题组一 经典力学与经典时空观
1.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
2.(2021广东汕头东方中学高一下学业水平测试)经典力学的适用范围是 ( )
A.宏观世界,低速运动 B.微观世界,低速运动
C.宏观世界,高速运动 D.微观世界,高速运动
3.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
4.(2021上海嘉定高三上一模)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.2.5×10-1 m/s B.2.5×102 m/s
C.2.5×105 m/s D.2.5×108 m/s
5.(2021江苏新沂棋盘中学高一下月考)美国科学家于2016年2月11日宣布,他们探测到引力波的存在。引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”。相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。关于牛顿力学,下列说法正确的是 ( )
A.牛顿力学适用于所有物体的运动
B.牛顿力学取得了巨大成就,在宏观物体低速运动中是普遍适用的
C.随着物理学的发展,牛顿力学将逐渐成为过时的理论
D.由于相对论的提出,牛顿力学已经失去了它的应用价值
6.(多选)20世纪以来,人们发现了一些新的事实,而经典力学却无法解释。经典力学只适用于解决物体的低速运动问题,不能用来处理高速运动问题;只适用于宏观物体,一般不适用于微观粒子,这说明 ( )
A.随着认识的发展,经典力学已成了过时的理论
B.人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的
C.不同领域的事物各有其本质与规律
D.人们应当不断地扩展认识,在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
7.牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来,创立了经典力学。随着近代物理学的发展,科学实验发现了许多经典力学无法解释的事实。关于经典力学的局限性,下列说法正确的是 ( )
A.火车提速后,有关速度问题不能用经典力学来处理
B.由于经典力学有局限性,所以一般力学问题都用相对论来解决
C.经典力学适用于宏观、低速运动的物体
D.经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体
8.(2019北京第一五六中学高二期中)下列关于经典力学的说法正确的是 ( )
A.经典力学适用于宏观、低速(远小于光速)运动的物体
B.经典力学适用于微观、高速(接近光速)运动的粒子
C.涉及强引力时,经典力学同样适用
D.相对论和量子力学的出现,表明经典力学已被完全否定了
题组二 相对论时空观
9.(多选)关于物体的质量,下列说法正确的是 ( )
A.在牛顿力学中,物体的质量是保持不变的
B.在牛顿力学中,物体的质量随物体的速度变化而变化
C.在相对论力学中,物体静止时的质量最小
D.在相对论力学中,物体的质量随物体的速度的增大而减小
10.(2021吉林德惠实验中学高一下月考)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时,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
11.(多选)对于公式m=,下列说法中正确的是 ( )
A.式中的m0是物体以速度v运动时的质量
B.当物体的运动速度v>0时,物体的质量m>m0,即物体的质量改变了,故经典力学不再适用
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,只有当物体以接近光速的速度运动时,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
D.通常由于地球上物体的运动速度很小,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
答案全解全析
6 经典力学的局限性
基础过关练
1.B 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,也有其适用范围,并不能解决自然界中所有的问题。选项B正确。
2.A 经典力学的适用范围是宏观世界,低速运动,不适用于微观世界,高速运动。故选A。
3.D 前三个选项说的都属于“宏观世界”,但都很片面,没有全面描述,本题应选D。
4.D 经典力学适用于宏观低速物体,不适用于微观高速物体,当物体的速度接近光速时,经典力学不再适用。故选D。
5.B 牛顿力学适用于低速运动的宏观物体,A错误,B正确;在微观高速领域,要用量子力学和相对论来解释,但是并不会因为相对论和量子力学的出现,就否定了牛顿力学,牛顿力学作为某些条件下的特殊情形,被包括在新的科学成就之中,不会过时,不会失去应用价值,选项C、D错误。
6.BCD 人们对客观世界的认识,要受到他所处的时代的客观条件和科学水平的制约,所以形成的看法也都具有一定的局限性,人们只有不断地扩展自己的认识,才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律;新的科学的诞生,并不意味着对原来科学的全盘否定,只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形。所以A错,B、C、D对。
7.C 火车提速后的速度仍然远小于光速,有关速度问题仍然能用经典力学来处理,选项A错误。相对论并没有否定经典力学,经典力学是狭义相对论在低速条件下的特殊情形,经典力学适用于宏观、低速运动的物体,不仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体,乒乓球、篮球、飞鸟等也适用,选项C正确,B、D错误。
8.A 经典力学是狭义相对论在低速(v c)条件下的近似,当速度远小于光速时,经过数学变换,狭义相对论的公式就变换为牛顿经典力学的公式,选项A正确,B错误;经典力学适用于弱引力作用下的物体,涉及强引力时,经典力学不再适用,选项C错误;相对论与量子力学并没有否定经典力学,而是在其基础上发展起来的,有各自成立的范围,选项D错误。
9.AC 在牛顿力学中,物体的质量不随运动状态改变。在相对论力学中,物体的质量随物体运动速度的增大而增大。
10.D 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,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,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,D错误。故选D。
11.CD 对于公式m=,式中的m0是物体静止时的质量,选项A错误;当物体的运动速度v>0时,物体的质量m>m0,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,选项B错误,C正确;根据公式m=,通常地球上物体的运动速度远小于光速,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,选项D正确。