5.1牛顿力学的成就与局限性 自主提升过关练（word版含答案）

5.1牛顿力学的成就与局限性 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．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
2．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
3．下列说法正确的是（　　）
A．开普勒将法拉第的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律
B．伽利略设计实验证实了力是维持物体运动的原因
C．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量
D．经典力学不适用于宏观低速运动
4．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
5．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
6．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
7．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
8．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
9．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
10．关于经典力学、相对论和量子力学，下面说法中正确的是（　　）
A．量子力学和相对论的出现彻底否认了经典力学，是互不相容的几种理论
B．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
C．经典力学适用于高速运动物体，也适用于低速微观粒子
D．经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形
11．下列关于经典力学的适用范围及其局限性的描述，正确的是（　　）
A．经典力学适用于以任意速度运动的物体
B．经典力学适用于宏观物体和微观粒子的运动
C．经典力学适用于做高速运动的微观粒子
D．经典力学适用于做低速运动的宏观物体
12．下列说法正确的是(　 　)
A．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律
B．伽利略设计实验证实了力是物体运动的原因
C．牛顿通过实验测出了万有引力常量
D．经典力学不适用于宏观低速运动
13．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
14．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．经典力学认为时间和空间是分离的，没有关系
15．下列说法中正确的是（　　）
A．开普勒认为，所有行星轨道半长轴的二次方跟它公转周期的三次方的比值都相等
B．海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位
C．人造卫星绕地运转的半径越大，该卫星的发射速度越大，绕行速度越小
D．相对论和量子力学的出现,使经典力学失去了意义
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．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？
参考答案
1．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。
2．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。
3．C
【详解】
A．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，A错误；
B．伽利略设计理想实验得出力不是维持物体运动的原因，B错误；
C．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量的数值，C正确；
D．经典力学的适用范围是宏观、低速运动，D错误。
故选C。
4．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。
5．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。
6．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。
7．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。
8．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。
9．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。
10．D
【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，相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，但并没有否认经典力学，故A错误；
C．经典力学理论只适用于低速运动的宏观物体，微观粒子、高速运动物体都不适用，故C错误；
BD．相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形。对适用于宏观、低速运动的物体的运动仍然是正确的，故B错误，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．经典力学适用于低速运动的物体，不适用于高速运动的物体，故A错误；
B．经典力学只适用于宏观物体的运动，故B错误；
CD．经典力学适用于做低速运动的宏观物体，不适用于做高速运动的微观粒子，故C错误，D正确。
故选D。
12．A
【详解】
A．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，故A正确；
B．伽利略设计理想斜面实验提出了力不是维持物体运动的原因，故B错误；
C．牛顿提出了万有引力定律，但卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故C错误；
D．经典力学适用于宏观低速运动，不适用于微观高速运动，故D错误；
故选A。
13．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。
14．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，故A错误、B正确；
C．经典力学无法解释微观领域中的物质结构和能量不连续的现象，故C正确；
D．经典力学中的时间和空间是绝对的，是独立于物体及其运动的，即经典力学的时间和空间与物体无关，与物体的运动无关，故D正确。
故选BCD。
15．BC
【详解】
A、由开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，故A错误；
B．英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维烈，利用万有引力定律计根据天王星的观测资料，各自独立地利用算出天王星轨道外面“新”行星的轨道，1846年9月23日晚，德国的伽勒在勒维烈预言的位置发现了这颗行星--海王星；英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了哈雷彗星的轨道，并正确预言了它的回归，故选项B正确；
C．发射卫星的最小发射速度为第一宇宙速度，也是卫星到达近地轨道时的速度，根据能量关系可知，卫星轨道高度越大所需能量越多，则其发射速度越大，卫星轨道高度越低发射速度越小，故C正确；
D．相对论的出现是在经典力学的基础上发展起来的，是对经典力学的补充，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．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。