5.1经典力学的巨大成就和局限性 学科素养提升练(解析版)
一、选择题
1.下列说法符合物理学史的是( )
A.哥白尼提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律
B.牛顿提出了万有引力定律,是第一个“能称出地球质量”的人
C.“月一地检验”表明,地面物体所受地球的引力和月球所受地球的引力遵从相同的规律
D.经典力学理论在天体力学研究中,取得了巨大的成就,大到天体,小到微观粒子均适用
2.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
3.下列物体的运动,不能用经典力学描述的是( )
A.“复兴”号列车高速行驶 B.电子以接近光的速度运动
C.“神舟十号”飞船在轨道上运行 D.“辽宁”号航空母舰在大海上航行
4.下列关于物理学定律的说法中,正确的是( )
A.牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例
B.万有引力定律适用于低速、宏观、弱引力的广阔领域
C.动量守恒定律是描述太阳系中行星沿圆轨道运动规律的定律
D.开普勒第一定律是描述太阳系中行星沿圆轨道运动规律的定律
5.继哥白尼提出”太阳中心说”,开普勒提出行星运动三定律后,牛顿站在巨人的肩膀上,创立了经典力学,揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律。爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足,又进一步发展了牛顿的经典力学,创立了相对论。这说明( )
A.世界无限大,人不可能认识世界
B.人的意识具有能动性,能够随意地对客观世界说三道四
C.人对世界的每一个正确认识都有局限性,需要发展和深化
D.每一个认识都可能被后人推翻,人都不可能获得正确的认识
6.下列运动中不能用经典力学规律描述的是( )
A.子弹的飞行 B.粒子接近光速的运动
C.人造卫星绕地球运动 D.和谐号从南通向上海飞驰
7.下列关于弱引力与强引力的论述中,正确的是( )
A.遵从万有引力定律的引力常称为强引力
B.遵从爱因斯坦引力理论的引力常称为弱引力
C.中子星表面的引力比常见的引力强得多,牛顿的引力理论已经不使用了
D.密度越大的天体表面的引力越弱
8.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
9.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
10.关于牛顿运动定律,以下说法正确的是( )
A.物体不受外力作用时,保持原有运动状态不变的性质叫惯性,故牛顿第一运动定律又叫惯性定律
B.牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体不受外力或所受合外力为零,物体的加速度a=0条件下的特例,所以牛顿第二定律可以替代牛顿第一定律
C.牛顿运动定律仅适用于宏观物体,只可用于解决物体的低速运动问题
D.作用力和反作用力总是同一性质的力,它们产生的作用效果一定相同
11.下列说法符合史实的是( )
A.开普勒在牛顿定律的基础上,总结出了行星运动的规律
B.牛顿建立的经典力学可以解决自然界中所有的问题
C.伽利略发现了万有引力定律,并通过实验测出了引力常量
D.卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
12.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
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.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
15.下面说法中正确的是( )
A.当物体运动速度远小于光速时,相对论物理学和牛顿力学的结论没有区别
B.当物体运动速度接近光速时,相对论物理学和牛顿力学的结论没有区别
C.当普朗克常量h可以忽略不计时(h=6.63×10-34J·s),量子力学和牛顿力学的结论没有区别
D.当普朗克常量h不能忽略不计时(h=6.63×10-34J·s),量子力学和牛顿力学的结论没有区别
二、解答题
16.根据牛顿运动定律,凭借初始条件就可以确定物体过去和未来任一时刻的运动状态,牛顿由此提出了机械决定论。他认为一切自然现象都只能按照机械的必然性发生和进行。牛顿的这个观点对之后两百多年自然科学的发展产生了深刻的影响。应如何看待牛顿的这一观点
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
【详解】
A.开普勒提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律,A错误;
B.牛顿提出了万有引力定律,卡文迪许测出了万有引力常量,被人们称为“能称出地球质量的人”,B错误;
C.“月一地检验”表明,地面物体所受地球的引力和月球所受地球的引力遵从相同的规律,C正确;
D.经典力学只适用于宏观物体和低速运动的问题,不适用于微观物体和高速运动的问题,D错误。
故选C。
2.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。
3.B
【详解】
经典力学描述的是宏观低速运动的物体,“复兴”号列车高速行驶、“神舟十号”飞船在轨道上运行、“辽宁”号航空母舰在大海上航行都属于宏观低速,经典力学能适用;而电子以接近光的速度运动属于高速、微观运动,不再适用于经典力学。
故选B。
4.B
【详解】
A.牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,定义了惯性;牛顿第二定律给出了加速度、力与质量间的关系,牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,并不是牛顿第二定律的特例,故A错误;
B.万有引力定律适用于低速、宏观、弱引力的广阔领域,选项B正确;
C.开普勒行星运动定律是描述太阳系中行星沿椭圆轨道运动规律的定律,选项C错误;
D.开普勒第一定律是描述太阳系中行星沿椭圆轨道运动规律的定律,选项D错误。
故选B。
5.C
【详解】
人类对客观规律的认识是长期的,曲折的,甚至是错误的。但人的意识具有能动性,通过不断的实践、概括,最终能够正确地反映客观世界。人对世界的每一个正确认识都有局限性,需要发展和深化
故选C。
6.B
【详解】
ACD.经典力学的适用范围是宏观、低速情形,子弹的飞行、人造卫星绕地球的运行、列车的运动,经典力学能适用,故ABC错误;
B.对于微观高速的情形经典力学不适用,故B正确。
故选B。
7.C
【详解】
AB.牛顿建立的经典力学只适用于弱引力,遵从万有引力的为弱引力,遵从爱因斯坦引力理论的引力为强引力,故A、B错误;
CD.密度越大的天体表面引力越强,中子星密度非常大,其表面的引力比常见的引力强得多,为强引力,牛顿的引力理论已经不能正确解决了,故C正确,D错误。
故选C。
8.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。
9.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。
10.C
【详解】
保持原有运动状态不变的性质叫惯性,与受不受外力无关,所以A错误;牛顿第一定律是描述力与运动状态关系的,是独立的,所以牛顿第二定律不可以替代牛顿第一定律,故B错误;牛顿运动定律仅适用于宏观物体、低速运动问题,所以C正确;作用力和反作用力总是同一性质的力,但它们产生的作用效果不一定相同,所以D错误.
11.D
【详解】
ABC.开普勒在第谷的天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律;牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律;卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量,AC错误,D正确;
B.经典力学也有其适用范围,并不能解决自然界中所有的问题,没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题,B错误。
故选D。
12.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。
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.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.
15.AC
【详解】
牛顿力学可以认为是相对论物理学在低速(远小于光速)状态下的特例,是量子力学在宏观(h可以忽略不计)状态下的特例。
故选AC。
16.见解析
【详解】
机械决定论仅仅适用于宏观物体,而对于微观领域以及客观世界中大量存在的偶然现象的研究就产生了统计决定论。运用概率的和统计的方法进行研究的统计性定律没有构成对客观规律的否定,因而就不构成对决定论的否定。从本质上看,它是承认偶然性与必然性既对立又统一的辩证决定论。
机械决定论又称“形而上学决定论”。指在古典力学基础上建立起来的盛行于17—18世纪西欧的一种只承认自然界的因果性、必然性、客观规律性,否认人的主观能动性和偶然性的一种形而上学观点,其代表人物为牛顿、拉普拉斯、斯宾诺莎、霍尔巴赫等人。它发端于17世纪的法国,其时哲学家笛卡尔就提出了“动物是机器”的观点。牛顿力学创立后,认为一个系统的初始条件一旦简单的确定后,此后的运动都是必然确定的了,它可以不考虑初始条件的复杂性和随机性。在此基础上,机械决定论者提出,牛顿力学规律是自然界唯一正确的客观规律,一切现象在本质上都是力学现象,人和动物都是按力学规律的机制组合起来的机器。这一思想承认了自然规律的客观性,反对了上帝造世说,反对了宗教神学,因此在人类发展史上发挥过重大作用。但是,机械决定论只承认必然性,否认偶然性;只承认客观规律性,否认人的主观能动性;视机械运动为唯一的因果关系而不懂得因果联系的多样性、复杂性;不懂得因果联系、必然性和偶然性的区别和联系,认为世界上的一切现象都是由必然的原因决定的;把必然性等同于有原因,把偶然性等同于无原因,把必然性绝对化,视承认偶然性为非决定论。这是机械决定论的根本错误。它发展的必然结局就是宿命论,因而无法彻底地贯彻唯物主义决定论。18世纪中叶后康德在《自然通史和天体论》中批判了这种观点。19世纪以后,随着自然科学的发展和辩证唯物主义的出现机械决定论开始走向衰亡。
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