5.1经典力学的巨大成就和局限性 自主提升过关练(含解析)
一、选择题
1.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献,下列说法中正确的是
A.牛顿通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因
B.伽利略发现了行星运动的规律
C.卡文迪许通过实验测出了引力常量
D.爱因斯坦相对论的创立表明牛顿运动定律是错误的
2.关于牛顿力学、相对论和量子力学,下列说法中正确的是( )
A.相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.在物体高速运动时,物体的运动规律适用于相对论,在低速运动时,物体的运动规律适用于牛顿运动定律
C.牛顿力学适用于宏观物体的运动,也适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体,还是微观粒子,牛顿力学和量子力学都是适用的
3.对于下列运动,经典力学不适用的是( )
A.粒子以接近光速的速度运动
B.汽车在高速公路上快速行驶
C.嫦娥五号探测器绕月球飞行
D.战斗机从辽宁号航母上起飞
4.下列说法正确的是( )
A.牛顿力学能够说明微观粒子的规律性
B.牛顿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,说明牛顿力学已失去意义
D.对于宏观物体的高速运动问题,牛顿力学仍适用
5.下列说法正确的是( )
①爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
②爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
③牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
④牛顿力学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
6.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
7.牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上,总结出牛顿运动定律和万有引力定律,建立了完整的经典力学体系,物理学从此成为一门成熟的自然科学,下列有关说法正确的是( )
A.牛顿认为力的真正效应是维持物体的速度
B.牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
C.牛顿巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里测出了引力常量的数值
D.经典力学的建立标志着近代自然科学进入了微观世界
8.下列物体的运动不能用经典力学描述的是( )
A.子弹的飞行 B.人造卫星的运行
C.小汽车的行驶 D.光子的运动
9.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
10.关于万有引力与宇宙航行,下列说法正确的是( )
A.卡文迪许在实验室较准确地测出了引力常量G的数值,并说该实验是“称量地球的重量”
B.地球对卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力
C.第一宇宙速度是人造卫星绕地球飞行的最大环绕速度
D.以牛顿运动定律为基础的牛顿力学,包括万有引力定律,既适用于低速运动也适用于高速运动;既适用于宏观世界,也适用于微观世界
11.下列说法正确的是( )
A.太阳对地球的引力大于地球对太阳的引力
B.第一宇宙速度大于第二宇宙速度
C.经典力学适用于宏观、低速运动的物体
D.在空间站中,宇航员不再受到地球引力作用
12.下列说法正确的是( )
A.曲线运动物体的速度可能不变
B.匀速圆周运动物体的合外力一定不为零
C.哥白尼发现了行星运动三大定律
D.经典力学适用于宏观高速物体
13.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
14.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
15.下列说法正确的是( )
A.在描述高速奔向火星的“天问一号”的运动时,牛顿力学不适用
B.量子力学可以很好地解释电子、质子等微观粒子的运动规律
C.当物体的速度远小于光速时,相对论物理学与经典力学的结论没有区别
D.当普朗克常量不可忽略时,量子力学和牛顿力学的结论没有区别
二、解答题
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)
17.利用互联网收集经典力学在科学技术方面的典型应用事例。
参考答案
1.C
【详解】
伽利略通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因,选项A错误;开普勒发现了行星运动的规律,选项B错误;卡文迪许通过实验测出了引力常量,选项C正确;爱因斯坦创立了相对论,相对论的创立并不表明经典力学已不再适用,其实,相对论与经典力学适用的范围不同,经典力学只适用于宏观低速物体,而高速物体适用于相对论.故D错误;故选C.
2.B
【详解】
A.经典力学是狭义相对论在低速()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A错误;
B.在物体高速运动时,物体的运动规律服从狭义相对论理论,在低速运动时,物体的运动服从牛顿定律,故B正确;
CD.牛顿经典力学只适用于宏观低速物体,而微观、高速适用于狭义相对论,故CD错误。
故选B。
3.A
【详解】
经典力学适用于宏观低速,不适用于微观高速;
A. 粒子以接近光速的速度运动,是高速运动,经典力学不适用;
B. 汽车在高速公路上快速行驶,是宏观低速运动,经典力学适用;
C. 嫦娥五号探测器绕月球飞行,是宏观低速运动,经典力学适用;
D. 战斗机从辽宁号航母上起飞,是宏观低速运动,经典力学适用。
故选A。
4.B
【详解】
牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体,不适用于高速运动的物体,也不能说明微观粒子的规律性,相对论与量子力学的出现,是一种完善和拓展,牛顿力学并没有失去其存在的意义。
故选B。
5.D
【详解】
爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律,牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律.则② ③ 正确。
故选D。
6.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。
7.B
【详解】
牛顿认为力的是改变物体的运动状态的原因,故A错误;万有引力定律是牛顿在总结开普勒等人的研究成果基础上得出的,牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础,故B正确;卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里测出了引力常量的数值,故C错误;量子力学的建立标志着近代自然科学进入了微观世界,故D错误.故选B.
8.D
【详解】
经典力学适用于低速宏观的物体,光子的运动不属于这个范畴。
故选D。
9.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。
10.A
【详解】
A.卡文迪许在实验室利用扭称实验较准确测出了引力常量G,并说该实验是“称量地球的重量”,故A正确;
B.地球对卫星的万有引力与卫星对地球的万有引力是作用力和反作用力,大小相等,故B错误;
C.第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度,题中没有强调圆周运动,故C错误;
D.以牛顿运动定律为基础的牛顿力学,包括万有引力定律,只适用于低速运动,不适用于高速运动,只适用于宏观世界,不适用于微观世界,故D错误。
故选A。
11.C
【详解】
A. 地球对太阳的引力和太阳对地球的引力是一对作用力与反作用力,大小相等,故A错误;
B. 第一宇宙速度即环绕速度,是在星球表面的环绕速度,地球的第一宇宙速度为7.9km/s;第二宇宙速度即逃逸速度,是脱离行星引力控制的速度,地球的第二宇宙速度为 11.2km/s,第一宇宙速度小于第二宇宙速度,故B错误;
C. 经典力学有局限性,仅适用于宏观、低速运动的物体,宏观物体是相对于微观粒子而言的,低速是指相对于光速,故C正确;
D. 在空间站中,宇航员同样受到地球引力的作用,故D错误。
故选C。
12.B
【详解】
曲线运动物体的速度方向一定变化,则速度一定是变化的,选项A错误;匀速圆周运动物体的加速度不为零,则合外力一定不为零,选项B正确;开普勒发现了行星运动三大定律,选项C错误;经典力学适用于宏观低速物体,选项D错误;故选B.
13.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.
14.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.
15.BC
【详解】
A.高速奔向火星的“天问一号”属于宏观低速,故牛顿力学适用,故A错误;
B.量子力学可以很好地解释电子、质子等微观粒子的运动规律,故B正确;
C.当物体的速度远小于光速时,相对论物理学与经典力学的结论没有区别,故C正确;
D.当普朗克常量不可忽略时,粒子的大小由宏观过渡到微观,量子力学和牛顿力学的结论有区别,故D错误。
故选BC。
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
17.例如利用经典力学规律,人类在航空航天技术中设计制造了人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等。
【详解】
人造卫星绕地球作匀速圆周运动时,符合牛顿第二运动定律,利用万有引力等于向心力,可计算出人造卫星的线速度、角速度、运动周期等一系列物理量。这是经典力学在科学技术方面最典型的应用