2022-2023学年粤教版（2019）必修第二册 5.1牛顿力学的成就与局限性 课时作业（含解析）

5.1牛顿力学的成就与局限性
一、单选题
1．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
2．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律
B．伽利略通过实验测出了万有引力常量的数值
C．匀速圆周运动中速度和加速度均不变
D．经典力学在所有情况下均能使用
3．以下说法不正确的是（　　）
A．在力的合成实验中运用了等效替代的方法
B．牛顿经典力学不适用于研究接近光速的问题
C．开普勒通过第谷多年的观测数据最早提出了“日心说”
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过实验测得引力常量数值
4．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，关于物理学中运动与力的发展过程和研究方法的认识，下列说法中正确的是（　　）
A．伽利略对自由落体运动研究方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法
B．伽利略正确认识运动和力的关系，同时建立惯性定律
C．牛顿运动定律是研究动力学问题的基石，牛顿三定律对于微观、高速的运动情景也适用
D．牛顿发现了万有引力定律，并给出了引力常量的数值
5．下列说法错误的是（　　）
A．经典力学适用于低速运动、宏观物体
B．汽车在通过弯道时，如果速度过大，往往出现“甩尾”现象，这是一种离心现象，这是由于受到离心力而产生的
C．开普勒继承了第谷对太阳系行星运动的观测数据，总结出开普勒三大定律
D．卡文迪什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
6．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿运动定律就是经典力学
B．经典力学的基础是牛顿运动定律
C．牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题
D．经典力学可以解决自然界中所有的问题
7．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
8．经典力学有一定的适用范围和局限性,不适合用经典力学描述的是（ ）
A．飞行的子弹
B．绕地球运行的飞船
C．运行的列车
D．接近光速运动的粒子
9．下列情境中，经典力学不适用的是（　　）
A．研究地球绕太阳的运动 B．轮船在大海上航行
C．宇宙粒子以接近光速运动 D．研究飞机从北京飞往纽约的航线
10．经典力学不能适用下列哪些运动（　　）
A．火箭的发射 B．宇宙飞船绕地球的运动
C．“勇气号”宇宙探测器在太空的运动 D．微观粒子的波动性
11．中国探月工程，又称“嫦娥工程”。工程分为“绕”，“落”，“回”3个阶段。玉兔二号，嫦娥四号任务月球车，于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离，驶抵月球背面。首次实现月球背面着陆，成为中国航天事业发展的又一座里程碑。在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是 （　　）
A．伽利略发现了行星的运动规律
B．牛顿发现了万有引力定律并测出引力常量
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．以牛顿运动学为基础的经典力学是普遍适用的
12．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
二、多选题
13．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．虽然相对论与量子力学的出现对经典力学有冲击，但经典力学仍然有意义
D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍适用
14．20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空这一全新活动领域，人类突破了大气层的阻拦，摆脱了地球引力的束缚，实现了在太空翱翔的梦想，近年来我国也在太空探索中取得多项重大突破。以下关于宇宙相关知识说法正确的是（　　）
A．开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳运动
B．卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人
C．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的速度不可能大于地球的第一宇宙速度
D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用
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
三、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．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
参考答案：
1．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。
2．A
【详解】A．牛顿发现了万有引力定律。故A正确；
B．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量的数值。故B错误；
C．匀速圆周运动中速度和加速度大小不变，方向改变。故C错误；
D．经典力学在宏观、低速情况下能使用。故D错误。
故选A。
3．C
【详解】A．在力的合成实验中运用了等效替代的方法，故A正确，不符合题意；
B．牛顿经典力学不适用于研究接近光速的问题，故B正确，不符合题意；
C．开普勒通过第谷多年的观测数据最早提出了开普勒行星运动定律，故C错误，符合题意；
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过实验测得引力常量数值，故D正确，不符合题意。
故选C。
4．A
【详解】A．伽利略对自由落体运动研究方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法，故A项正确；
B．牛顿正确认识运动和力的关系，同时建立惯性定律，故B项错误；
C．牛顿运动定律是研究动力学问题的基石，牛顿三定律适用于宏观、低速的运动情景，对于微观、高速的运动情景不适用，故C项错误；
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的数值，故D项错误。
故选A。
5．B
【详解】A．经典力学适用于低速运动、宏观物体，选项A正确，不符合题意；
B．汽车在通过弯道时，如果速度过大，往往出现“甩尾”现象，这是一种离心现象，这是由于汽车所受地面的摩擦力小于所需的向心力而产生的，选项B错误，符合题意；
C．开普勒继承了第谷对太阳系行星运动的观测数据，总结出开普勒三大定律，选项C正确，不符合题意；
D．卡文迪什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，选项D正确，不符合题意。
故选B。
6．B
【详解】AB．经典力学的基础是牛顿运动定律，但不能说牛顿运动定律就是经典力学，故A项错误，B项正确；
CD．经典力学只适用于宏观、低速物体，故CD两项错误。
7．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.
8．D
【详解】子弹的飞行、飞船绕地球的运行及列车的运行都属低速，经典力学能适用．而粒子接近光速运动，则经典力学就不在适用，故D正确，ABC错误．
点睛：经典力学的局限性是宏观物体及低速运动．当达到高速时，经典力学就不在适用．
9．C
【详解】经典力学的适用范围：（1）低速运动的物体（与光速相比速度较低）；（2）宏观物体；（3）为惯性参考系；故经典力学不适用的是宇宙粒子以接近光速飞行；
A．研究地球绕太阳的运动时，适用于经典力学，选项A不符合题意；
B．轮船在大海上航行，适用于经典力学，选项B不符合题意；
C．宇宙粒子以接近光速运动，不适用于经典力学，选项C符合题意；
D．研究飞机从北京飞往纽约的航线，适用于经典力学，选项D不符合题意；
故选C。
10．D
【详解】经典力学在接近光速的高速运动情况下不能适用，火箭、宇宙飞船等物体虽然速度较大，但还远远小于光速，故在火箭的发射、太空飞行器的运动中，经典力学仍适用。经典力学不适用于微观物体。故选项D正确ABC错误。
故选D。
11．C
【详解】A．开普勒发现了行星运动的规律，故A错误；
BC．牛顿发现了万有引力定律，并没有测出引力常量G，而万有引力常数是由卡文迪许测出的，故B错误，C正确；
D．以牛顿运动学为基础的经典力学只适用宏观、低速的物体，故D错误。
故选C。
12．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； 故选C．
【点睛】经典力学适用于宏观低速物体，不能适用于微观高速物体；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的意义．
13．BC
【详解】ABD．经典力学适用条件为宏观、低速。对微观、高速运动不再适用，故AD错误；B正确；
C．相对论与量子力学的出现可以补充经典力学的不足，但是不能替代经典力学的地位。故C正确。
故选BC。
14．BC
【详解】A．开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星运动，选项A错误；
B．卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人，选项B正确；
C．地球的第一宇宙速度是环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，选项C正确；
D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，只适用于宏观低速，不适用于微观高速，选项D错误。
故选BC。
15．BC
【详解】A．由开普勒第三定律可知，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，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，B正确；
C．由引力作为向心力可得
解得
故轨道半径越大，绕行速度越小，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，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，经典力学并没有失去意义，D错误。
故选BC。
16．不适用。
【解析】略
17．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。