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 课时练习

5.1牛顿力学的成就与局限性 课时练习（解析版）
一、选择题
1．火箭发射升空，并成功将卫星送入预定轨道。则（　　）
A．经典力学认为火箭的速度越大，长度越大
B．经典力学认为火箭的速度越大，质量越大
C．虽然卫星在轨速度高达3.1km/s，但经典力学依然可以精确描述其运动
D．经典力学也适用精确描述高速电子的运动及进行量子通信的研究
2．下列关于经典力学的说法不正确的是（　　）
A．自由落体运动规律属于经典力学
B．行星运动定律属于经典力学
C．牛顿运动定律属于经典力学
D．爱因斯坦在20世纪初创立了相对论理论，这表明牛顿的经典力学已不再适用
3．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．2.5×102m/s C．2.5×105m/s D．2.5×108m/s
4．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿是国际单位制中的基本单位
B．研究原子核结构时，因原子核很小，可把原子核看作质点
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与轨道间的侧向挤压
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短
5．下列说法符合物理学史的是（　　）
A．牛顿对引力常量进行准确测定，并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中
B．法国科学家库仑发现了电荷之间的相互作用规律，从而得出库仑定律
C．20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论适用于宏观高速弱引力的情况
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，并在此之后发现了万有引力定律
6．在物理理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。下列关于科学家和物理规律说法正确的是（　　）
A．牛顿的万有引力定律适用于任何两个物体之间
B．牛顿通过实验测出了万有引力常量，证实了万有引力定律的存在
C．相对论时间空观表明牛顿力学已不再适用
D．开普勒发现了行星的运动规律
7．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
8．下列说法正确的是（ ）
A．牛顿首次发现了行星绕太阳运动的轨道是椭圆
B．卡文迪许是第一个测出万有引力常量G的科学家
C．牛顿是第一个测出万有引力常量的科学家
D．经典力学适用于宏观的、高速的物体
9．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．牛顿进行了“月—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
C．开普勒通过实验测定了引力常量
D．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
10．下列说法中正确的是（　　）
A．经典力学适用于任何情况下的任何物体
B．狭义相对论否定了经典力学
C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性
D．万有引力定律也适用于强引力作用
11．下列说法中不正确的是（　　）
A．牛顿运动定律适用于宏观、低速、弱作用力领域
B．经典力学适用于微观、高速、强引力场等物体的运动
C．一旦测出了引力常量，就可以算出地球的质量
D．17世纪，牛顿把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功的解释了天体运动的规律
12．下列说法正确的是（　　）
A．经典力学取得了巨大的成就，但在描述同步卫星的运动时不适用
B．经典力学可以很好地解释电子、质子和中子等微观粒子的运动规律
C．由哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在膨胀
D．所有的恒星最终都会变成更为神奇的天体——黑洞
13．下列说法正确的是
A．质量相同的两个物体，速度大的惯性大
B．研究体积很大的物体的运动，有时也可以看做质点
C．牛顿运动定律既适用于低速、宏观的物体，也适用于高速、微观的粒子
D．伽利略通过理想斜面实验，说明物体的运动不需要力来维持
14．以下说法正确的是( )
A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用
B．经典力学理论的成立具有一定的局限性
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变
D．相对论与量子力学否定了经典力学理论
15．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
16．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？
17．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．C
【分析】
由题可知本题考查经典力学的适用范围。
【详解】
AB．经典力学认为，物体的长度和质量与物体的速度无关，故AB错误；
C．经典力学适用于宏观低速物体，虽然卫星在轨速度高达3.1km/s，但经典力学依然可以精确描述其运动，故C正确；
D．经典力学适用于宏观低速物体，不适用微观高速粒子，则经典力学不适用精确描述高速电子的运动及进行量子通信的研究，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】
AB．经典力学有一定的局限性，适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体。自由落体运动、行星运动定律遵守牛顿运动定律，属于经典力学，故AB正确；
C．牛顿运动定律是经典力学的核心理论，属于经典力学，故C正确；
D．牛顿的经典力学是爱因斯坦相对论理论在低速条件下的近似，所以相对论的创立并不表明牛顿的经典力学已不再适用，D错误。
本题选不正确的，故选D。
3．D
【详解】
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。
故选D。
4．C
【详解】
A．国际单位制中力学的基本单位只有千克、米、秒，没有牛顿。A错误；
B．研究原子核结构时，原子核的大小和形状不能忽略，如果把原子核看做质点，就没办法研究其结构，所以不能。B错误；
C．火车拐弯需要向心力，如果内外轨道一样高，向心力只由外轨对轮缘的弹力提供，若在铁路的转弯处，外轨比内轨高，可以使轨道的支持力提供一部分向心力，可以减轻轮缘与轨道间的侧向挤压；C正确；
D．相对论的“高速”指的是接近光速，“和谐号”动车组高速行驶时，速度与光速相比依然很小，所以在地面上测得的其车厢长度不会明显变短。D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．卡文迪许对引力常量G进行准确测定，故A错误；
B．法国科学家库仑通过库仑扭称实验发现了电荷之间的相互作用规律，从而得出库仑定律，故B正确；
C．20世纪初建立的量子力学理论，使人们认识到经典力学理论不适用于宏观高速弱引力的情况，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，牛顿发现了万有引力定律，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．牛顿的万有引力定律适用于两个质点之间的引力问题，选项A错误；
B．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，证实了万有引力定律的存在，选项B错误；
C．相对论并没有否定牛顿的经典力学，而是在其基础上发展起来的，只是说明了经典力学的局限性，故C错误；
D．开普勒发现了行星的运动规律，选项D正确。
故选D。
7．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。
8．B
【详解】
开普勒首次发现了行星绕太阳运动的轨道是椭圆，选项A错误；卡文迪许是第一个测出万有引力常量G的科学家，选项B正确，C错误；经典力学适用于宏观的、低速的物体，选项D错误.
9．B
【详解】
A．开普勒发现了行星运动的规律，选项A错误；
B．牛顿进行了“月—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，选项B正确；
C．卡文迪许通过实验测定了引力常量，选项C错误；
D．狭义相对论既适用于高速运动，也适用于低速运动，经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）和宏观条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故D错误；
故选B。
10．C
【详解】
A．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，故A错误；
B．狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速、弱引力情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，故B错误；
C．量子力学正确描述了微观粒子运动的规律性，故C正确；
D．万有引力定律只适用于弱引力作用，而对于强引力作用是不适用的，故D错误；
故选C。
11．B
【详解】
AB．牛顿运动定律适用于宏观、低速、弱作用力领域，不适用微观、高速、强相互作用，故A正确，B错误；
C．卡文迪许利用扭秤实验测量出了引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg，由
G=mg
知，一旦测出了引力常量，就可以算出地球的质量，故C正确；
D．根据牛顿对万有引力的研究史知D正确。
本题选不正确的，故选B。
12．C
【详解】
AB．经典力学取得了巨大的成就，适用于宏观、低速的物体，故在描述同步卫星的运动时适用，不能很好地解释电子、质子和中子等微观粒子的运动规律，AB错误；
C．由哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在膨胀，C正确；
D．并不是所有的恒星最终都会变成更为神奇的天体——黑洞，变成黑洞的恒星的质量要足够大才行，D错误。
故选C。
13．BD
【详解】
A．质量是惯性大小的唯一量度，所以惯性大小与速度无关，A错误；
B．研究体积很大的物体的运动，只要其大小对所研究的问题来说可以忽略，则物体即可以看做质点，如研究地球公转周期时就可以将地球看做质点，B正确；
C．牛顿运动定律只适用于低速、宏观的物体，不适用于高速、微观的粒子，C错误；
D．伽利略通过理想斜面实验，说明物体的运动不需要力来维持，D正确．
14．BC
【解析】
经典力学在微观，高速情况下不再适用，经典力学的适用条件为，宏观世界，低速运动．故A错误，B正确；在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，但在相对论中质量是随速度的改变而改变的，故C正确；相对论与量子力学不适用于经典力学，证明了经典力学理论的局限性，D错误．所以BC正确，AD错误．
15．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。
16．不适用。
【详解】
略
17．(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