2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册-5.1牛顿力学的成就与局限性 课时作业(Word版含答案)

5.1牛顿力学的成就与局限性 课时作业（解析版）
一、选择题
1．关于经典力学，下列说法中正确的是（　　）
A．相对论否定了经典力学理论
B．经典力学可以解决自然界中所有的问题
C．经典力学适用于微观领域质子、电子的运动
D．经典力学适用于发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动
2．关于物理学史，下列说法中正确的是（　　）
A．伽利略发现了行星运动的规律
B．开普勒通过实验测定了引力常量
C．爱因斯坦的狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体
D．牛顿进行了“月一地检验”，得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律的结论
3．下列说法中正确的是（　　）
A．经典力学只适用于微观、高速、弱引力场
B．万有引力常量是牛顿利用扭秤实验测得
C．开普勒借助导师第谷的丰富观测数据计算并提出了开普勒三大定律
D．当外力不足以提供物体做匀速圆周运动的向心力时，物体将做直线运动
4．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
5．关于物体的质量，下列说法不正确的是（　　）
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
6．下列说法中正确的是（　　）
A．在中子星表面的强引力作用下，经典力学仍旧适用
B．经典力学适用于低速运动，不适用于高速运动；适用于微观世界，不适用于宏观世界
C．功是矢量，既有大小又有方向
D．正功表示做功的力为动力，负功表示做功的力为阻力
7．牛顿运动定律适用于（ ）
A．宏观物体的高速运动
B．宏观物体的低速运动
C．微观粒子的高速运动
D．微观粒子的低速运动
8．下列说法错误的是（ ）
A．经典力学适用于低速运动、宏观物体、弱引力
B．火车超过限定速度转弯时，车轮轮缘将会挤压铁轨的外轨
C．做匀速圆周运动的物体，所受合外力是恒力
D．卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，测出了引力常量的数值
9．关于经典力学，下列说法正确的是（　　）
A．经典力学适用于任何领域
B．相对论和量子力学完全否定了经典力学
C．经典力学适用于宏观物体做高速（接近光速）运动的情况
D．当物体运动速度远小于光速时，相对论与经典力学的结论几乎没有区别
10．相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义，而只是说明它有一定的适用范围，经典力学的适用范围是（　　）
A．宏观世界，高速运动 B．微观世界，低速运动
C．宏观世界，低速运动 D．微观世界，高速运动
11．下面关于科学家做的贡献，说法正确的是（　　）
A．开普勒独立观测了行星数据并总结出了开普勒三大定律
B．牛顿通过扭称实验测出了万有引力常量
C．卡文迪许被称为 “第一个称量地球质量的人”
D．爱因斯坦发现了相对论并成功推翻牛顿力学体系
12．2017 年 6 月 16 日，来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站，首次实现了人类历史上第一次距离达千里级的量子密钥分发．下列说法正确的是（ ）
A．经典力学适用于“量子号”绕地球运动的规律，
B．经典力学适用于光子的运动规律，
C．量子力学可以描述“量子号”发出“两道红光”的运动规律
D．量子密钥分发的发现说明经典力学已经失去了使用价值
13．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是（ ）
A．经典力学没有局限性
B．经典力学的应用受到物体运动速度的限制，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了
C．经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
D．经典力学的时间和空间分离的观点不对
二、解答题
14．如图所示，质子束被加速到接近光速，经典力学适用于质子束的运动规律吗？
15．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）
参考答案
1．D
【详解】
A．相对论与量子力学并不否定经典力学理论，经典力学是相对论在低速（即物体的速度远远小于光速）的条件下的近似，故A错误；
B．经典力学不能解决自然界中微观粒子以及高速运动的问题，故B错误；
C．经典力学不适用于微观领域质子、电子的运动，量子力学适用于微观粒子，故C错误；
D．经典力学适用于发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船等宏观、低速运动的物体，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．开普勒发现了行星运动的规律，所以A错误；
B．卡文迪许通过实验测定了引力常量，所以B错误；
C．爱因斯坦的狭义相对论既适用于高速运动的物体，也适用于低速运动的物体，所以C错误；
D．牛顿进行了“月一地检验”，得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律的结论，所以D正确；
故选D。
3．C
【详解】
A．经典力学适用于宏观低速的模型，A错误。
B．卡文迪许利用扭秤实验测得万有引力常量，B错误。
C．开普勒借助导师第谷的丰富观测数据计算并提出了开普勒三大定律，C正确。
D．当外力不足以提供物体做匀速圆周运动的向心力时，物体将做离心运动，当外力为0时，物体将做匀速直线运动，D错误。
故选C。
4．A
【详解】
经典力学的适用范围是宏观世界，低速运动，不适应微观世界，高速运动。
故选A。
5．B
【详解】
AB．在经典力学中，物体的质量是保持不变的，故A正确，B错误；
C．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v1－（）2<1
根据
m=
可知CD正确。
本题选不正确的，故选B。
6．D
【详解】
A．牛顿建立的经典力学只适用于弱引力，则在中子星表面的强引力作用下，经典力学不适用，故A错误；
B．经典力学只适用于低速运动和宏观世界，不适用高速运动和微观世界，故B错误；
C．功是标量，只有大小没有方向，故C错误；
D．功是标量，只有大小，没有方向，而正功表示动力做功，负功表示阻力做功，故D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
经典力学具有局限性，经典力学的基础是牛顿运动定律，牛顿运动定律只适用于宏观物体的低速运动，微观粒子的运动不适用，高速运动也不适用，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．经典力学适用于低速运动、宏观物体、弱引力，故A不符合题意；
B．当火车超过限定的速度转弯，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时车轮轮缘会挤压铁轨的外轨，故B不符合题意；
C．匀速圆周运动，合外力充当向心力，合外力的方向时刻在变化，所以合外力是变力，故C符合题意；
D．牛顿发现了万有引力定律之后，第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，故D不符合题意。
故选C。
9．D
【详解】
AC．经典力学适用于宏观低速物体，不适应微观高速粒子，选项AC错误；
B．相对论、量子力学的提出，没有否定经典力学，只是对力学的完善；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，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学。选项B错误；
D．当物体运动速度远小于光速时，相对论与经典力学的结论几乎没有区别，选项D正确。
故选D。
10．C
【详解】
牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用。经典力学不能用于处理高速运行的物体，对处理低速运动的宏观物体具有相当高的正确性，故C正确，ABD错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．开普勒通过研究他的老师第谷的观测的行星数据，总结出了开普勒三大定律，故A错误；
BC．卡文迪许用扭秤测出了引力常量G，被称为第一个“称”出地球质量的人，故C正确，B错误；
D．以牛顿运动定律和万有引力定律为基础的经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，爱因斯坦发现的相对论并没有推翻牛顿力学体系，只是说明牛顿的体系不适用于微观、高速的领域，故D错误。
故选C。
12．AC
【解析】
【详解】
A．经典力学适用于宏观低速的物体运动，卫星的运动相对微观粒子的运动速度小很多，属于宏观低速，故A正确．
B．量子力学适用于微观高速的物体运动，如光子的运动，故B错误．
CD．量子力学和经典力学的适用范围不同，各自在自己的范围内是有价值的，并不会失去用处；故C正确，D错误．
故选AC．
【点睛】
万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，其将地面上物体运动的规律与天体运动的规律．经典力学只适用于低速运动和宏观世界，以及弱引力作用的情况，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大．
13．BCD
【详解】
AB．经典力学仅适用于宏观、低速运动的物体，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不再适用了，A错误B对；
C．经典力学无法解释微观领域中物质结构和能量不连续的现象，C对；
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，因此经典力学的时间和空间分离的观点不对，D对。
故选BCD。
14．不适用。
【详解】
略
15．(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