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 同步练习(Word版含答案)

5.1牛顿力学的成就与局限性 同步练习（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．关于经典力学，下列说法正确的是( )
A．仅适用于微观粒子的运动
B．适用于宏观物体的低速运动
C．经典力学中，物体的质量与其运动速度有关
D．经典力学中，物体的长度与其运动速度有关
3．下列说法正确的是（　　）
A．经典力学能够说明微观粒子的规律性
B．经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体
C．相对论与量子力学的出现，说明经典力学已失去意义
D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍适用
4．下列情境中，经典力学不适用的是
A．小朋友坐滑梯下滑
B．轮船在大海上航行
C．宇宙粒子接近光速运动
D．子弹在空中飞行
5．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
6．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
7．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
8．牛顿建立的经典力学体系，是人类认识自然及历史的第一次大飞跃和理论的大综合，它开辟了一个新的时代，并对科学发展的进程以及人类生产生活和思维方式产生极其深刻的影响，标志着近代理论自然科学的诞生，并成为其他各门自然科学的典范．以下说法正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律，并实验测出了引力常量G
B．牛顿通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，证明了天上力学和地上力学的统一性，所以牛顿定律在非惯性系中也成立
C．在著名的“月-地检验”中，人们计算出了月球绕地球运动轨道的加速度是地球表面重力加速度的
D．牛顿第一定律又被称为惯性定律，任何物体都有惯性，速度越大，物体的惯性越大
9．下列说法正确的是（　　）
A．经典力学能够说明微观粒子的规律性
B．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍适用
C．相对论与量子力学的出现，说明经典力学已失去意义
D．经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体
10．许多科学家在物理学的发展过程中做出了重要贡献，下列叙述错误的是（　　）
A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆
B．海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下发现的行星”
C．牛顿的经典力学能够解决分子的运动问题
D．卡文迪什第一次在实验室里测出了万有引力常量G，被称为“第一个称出地球质量的人”
11．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合物理学史实的是（　　）
A．牛顿总结出了行星运动的三大规律
B．开普勒测出了万有引力常量
C．爱因斯坦发现了万有引力定律
D．以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题
12．下列说法正确的是（ ）
A．牛顿力学中认为时间与空间是绝对的
B．火车太长，地球和太阳质量太大，所以在研究其运动时不能看成质点
C．在验证力的平行四边形定则的实验中，应用得科学方法是等效替代
D．速度变化大的物体，其加速度也大
13．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
14．下列说法正确的是（　　）
A．开普勒利用自己观察的行星运动数据，通过数学方法建立了开普勒三定律
B．“月地检验”表明地面上的物体所受地球的引力与月球所受地球的引力遵从同样的规律
C．物理学公认：卡文迪许是第一个在实验室“称量地球质量”的人
D．随着相对论和量子力学等新科学的提出，经典力学作为新科学在一定条件下的特殊情形，被包括在了新的科学成就之中
二、解答题
15．爱因斯坦的相对论时空观与牛顿的时空观有何不同对此你如何理解？
16．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．B
【详解】
AB．经典力学使用条件为：宏观，低速，对微观，高速度运动不再适用，故A错误，B正确；
CD．在相对论力学中，物体的质量、长度与其运动速度有关；经典力学中，物体的质量、长度与其运动速度无关，故CD错误。
故选B。
【点睛】
本题应掌握经典力学和相对论与量子力学各自的适用范围，明白两者是互补的关系，并没有相互替代的功能。
3．B
【详解】
经典力学适用于宏观、低速物体．新的学说的出现，是一种完善和拓展，经典力学并没有失去其存在的意义。故选B。
4．C
【详解】
根据牛顿运动定律的适用范围：（1）只适用于低速运动的物体（与光速比速度较低）；（2）只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观粒子；（3）参照系应为惯性系，故经典力学不适用的是宇宙粒子接近光速飞行，故C正确，ABD错误．
5．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。
6．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。
7．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。
8．C
【详解】
牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常量G，选项A错误；牛顿通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，证明了天上力学和地上力学的统一性，但是牛顿定律在非惯性系中不成立，选项B错误；在著名的“月-地检验”中，人们计算出了月球绕地球运动轨道的加速度是地球表面重力加速度的，选项C正确；牛顿第一定律又被称为惯性定律，任何物体都有惯性，质量越大，物体的惯性越大，选项D错误；故选C.
9．D
【详解】
ABD．经典力学适用于宏观、低速，不适用于微观、高速，AB错误，D正确；
C．相对论和量子力学并没有否定经典力学，C错误。
故选D。
10．C
【详解】
A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆，A正确；
B．海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下发现的行星”，B正确；
C．经典力学适用于低速运动、宏观物体．不适用于高速和微观物体，C错误；
D．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量G，而被称为测出地球质量第一人，符合史实，D正确。
故选C。
11．D
【详解】
A．开普勒利用第谷的行星运动数据总结出了行星运动的三大规律，故A错误；
B．卡文迪许利用扭称实验测出了万有引力常量，故B错误；
C．牛顿发现了万有引力定律，故C错误；
D．根据爱因斯坦的相对论理论可知，以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，故D正确。
故选D。
12．AC
【详解】
A．牛顿力学中认为时间与空间是绝对的．爱因斯坦的相对论对牛顿时空观的一种改变，从绝对时空观变成了相对时空观，故A正确；
B.物体能否看作质点，与物体的长度和质量无关，关键看长度和质量对研究结果有无影响．如研究地球绕太阳公转时，地球可以看作质点．故B错误；
C.在验证力的平行四边形定则的实验中，合力作用和分力同时作用的作用效果等效，应用得科学方法是等效替代，故C正确；
D. 速度变化大的物体，如果所用时间长，其加速度不一定大，故D错误．
13．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．
14．BCD
【详解】
A．开普勒利用第谷观察的行星运动数据，通过数学方法建立了开普勒三定律，故A错误；
B．“月地检验”表明地面上的物体所受地球的引力与月球所受地球的引力遵从同样的规律，故B正确；
C．卡文迪许首先根据扭秤实验测出了引力常量G，从而根据万有引力等于重力求出了地球的质量，所以物理学公认：卡文迪许是第一个在实验室“称量地球质量”的人，故C正确；
D．随着相对论和量子力学等新科学的提出，经典力学作为新科学在一定条件下的特殊情形，被包括在了新的科学成就之中，故D正确。
故选BCD。
15．见解析
【详解】
牛顿力学时空观认为空间与时间是独立于物体及其运动而存在的。爱因斯坦相对论时空观认为运动物体的长度（空间距离）和物理过程的快慢（时间进程）都跟物体的运动状态有关。人们对空间和时间概念的扬弃与修正，推动着物理学研究的深化，扩宽着人们的视野。
16．(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