2019-2020学年粤教版必修2 5.1经典力学的成就与局限性 达标作业（解析版)

5.1经典力学的成就与局限性
达标作业（解析版)
1．经典力学有一定的局限性和适用范围。下列运动适合用经典力学研究和解释的是（ ）
A．氢原子内电子的运动
B．飞船绕月球做圆周运动
C．密度很大的中子星附近物体的运动
D．宇宙探测器以接近光速远离地球的运动
2．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．经典力学的局限性说明经典力学的理论是错误的
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
3．在狭义相对论中，下列说法中正确的是　　
A．经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不相同的
C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D．狭义相对论全面否定了经典物理学
4．下列不符合狭义相对论的是( )
A．真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小
D．物体的质量不变，因为它是物体的固有属性，与运动状态无关
5．经典力学规律有其局限性．物体以下列哪个速度运动时，经典力学规律不适用
A．2.5×10－5 m/s B．2.5×102 m/s
C．2.5×103 m/s D．2.5×108 m/s
6．以下对物理学知识的相关叙述，其中正确的是
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理
B．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比减小
C．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
D．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快
7．2017 年 6 月 16 日，来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站，首次实现了人类历史上第一次距离达千里级的量子密钥分发。下列说法正确的是（ ）
A．经典力学适用于“量子号”绕地球运动的规律，
B．经典力学适用于光子的运动规律，
C．量子力学可以描述“量子号”发出“两道红光”的运动规律
D．量子密钥分发的发现说明经典力学已经失去了使用价值
8．接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（ ）
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
9．下列说法正确的是(　　)
A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关
B．光的偏振现象说明光是一种横波
C．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
D．验钞机是利用红外线使钞票上的荧光物质产生发光效应进行防伪的
10．如图所示，甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为真空中光速)的飞船反向运动．则下列说法正确的是（ ）
A．甲乙两人相对速度为1.4c
B．甲观察到乙的身高不变
C．甲观察到乙所乘的飞船变短
D．甲观察到乙所带的钟表显示时间变快
11．黑洞是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体，它的密度极大，对周围的物质有极强的吸引力，根据恩爱斯坦理论，光子是有质量的，光子到达黑洞表面时也将被吸入，最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动，根据天文观测，银河系中心可能有一个黑洞，距该黑洞远的星体正以的速度绕它旋转，距此估算可能黑洞的最大半径为多大？（保留一位有效数字）
12．一列火车以速度v相对地面运动，如图所示．如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，那么按照火车上的人的测量，闪光是先到达前壁还是后壁．
13．世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论，得出了一些不同于经典力学的观念和结论．例如，在经典力学中，认为物体的质量___________(填“不变”或“变化”)，而狭义相对论指出质量随着速度的增大而__________(填“增大”或“减小”)．
14．新华网北京月日电当前，俄罗斯在叙利亚针对“伊斯兰国”（）的空袭仍在持续．而物理学中（）则表示_________．牛顿力学具有一定的局限性，牛顿力学只能适用_________、宏观领域中的力学现象．
参考答案
1．B
【解析】经典力学的基础是牛顿定律和万有引力定律，适用于宏观（>10-10m）、低速的（ ）弱引力场（例如地球附近）
A、氢原子内电子已经不属于宏观物体，所以不适用与经典力学，故A错误
B、飞船绕月球做圆周运动是在弱引力场中的运动且运动速度远小于光速，所以适用于经典力学，故B正确；
C、密度很大的中子星附近产生了强引力场，故不适用与经典力学，故C错误；
D、宇宙探测器以接近光速远离地球的运动，符合速度接近光速，所以不适用于经典力学，故D错误
故选B
2．C
【解析】我们现在的力学分为经典力学和量子力学，其中经典力学是指以牛顿的三大定律为基础的现代力学体系，其适用范围是宏观低速，在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变；在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，经典力学仍然是正确的，故选项C正确，ABD错误；故选C.
点睛：该题关键是掌握经典力学和量子力学各自的适用范围，明确相对论和量子力学的出现没有否定经典力学，而是对它的补充．
3．A
【解析】A、相对论的出现，并没有否定经典物理学，经典物理学是相对论在低速运动条件下的特殊情形，故A正确，D错误；
B、根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错误；
C、根据狭义相对论的相对性原理，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，故C错误。
点睛：要知道经典物理学和相对论研究的范围，以及记住狭义相对论的两个基本原理是解本题的关键。
4．D
【解析】A项：光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故A正确；
B项：狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，故B正确；
C项：狭义相对论指出，根据，知条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，故C正确；
D项：根据狭义相对论公式可知，物体的质量与运动的速度有关，故D错误。
点睛：狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，二是光速不变，爱因斯坦相对论揭示了时间、空间并非绝对不变的属性。
5．D
【解析】当速度接近光速时，由相对论规律可知，物体的质量将随速度的变化而变化，经典力学不再适用；故D不适用经典力学；故选D．
点睛：当物体的速度接近光速时，从相对论角度来说，时间延长、空间缩短、质量增加．
6．AC
【解析】医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，A正确；当鸣笛汽车驶近路人的过程中，两者间距变小，则路人听到的声波频率与波源相比增加，B错误；照相机镜头的偏振滤光片，从而阻碍其它反射光的进入，使得所拍影像清晰，C正确；在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢，D错误．
7．AC
【解析】A、经典力学适用于宏观低速的物体运动，卫星的运动相对微观粒子的运动速度小很多，属于宏观低速，故A正确。B、量子力学适用于微观高速的物体运动，如光子的运动，故B错误。C、D、量子力学和经典力学的适用范围不同，各自在自己的范围内是有价值的，并不会失去用处；故C正确，D错误。故选AC。
【点睛】万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，其将地面上物体运动的规律与天体运动的规律．经典力学只适用于低速运动和宏观世界，以及弱引力作用的情况，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大．
8．BC
【解析】飞船上的人是以飞船为参考系，故地球是高速运动的，根据爱因斯坦质能方程的运动延时效应，飞船上的人观测到地球上的钟较慢，即飞船上的人观测到飞船上的钟较快，A错误B正确；地球上的人以地球为参考系，认为飞船高速运动，同样根据爱因斯坦质能方程的运动延时效应，飞船上的钟较慢，故地球上的人观测到地球上的钟较快，C正确D错误．
9．AB
【解析】相对论认为：空间和时间与物质的运动快慢有关，故A正确；光的偏振现象说明光是一种横波，B正确；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，周期性变化的电场周围一定可以产生周期性变化的磁场，选项C错误；验钞机是利用紫外线使钞票上的荧光物质产生发光效应进行防伪的，选项D错误；故选AB.
10．BC
【解析】A．如果把两个人中的一个看成静止，那么另一个相对有一个运动速度，但不是速度合成公式，而是相对论速度合成公式，合成的速度接近某个光速值，也即是说，如果把甲看成静止，那么乙相对甲以某个接近光速的速度飞行，故A错误；
B．身高是竖直方向，他们的运动方向为水平，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故B正确；
C．根据相对论的尺缩效应，甲观察到乙所乘的飞船变短，故C正确；
D．根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙的钟要更慢一点，故D错误；
故选：BC
11．
【解析】
对围绕黑洞做圆周运动的星体应用牛顿第二定律得
即
由黑洞特点可知，光子到达黑洞表面最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动，对光子应用牛顿第二定律，得
即
所以
【点睛】根据距该黑洞6.0×1012m远的星体正以2.0×106m/s的速度绕它旋转，写出万有引力提供向心力的公式，求得黑洞的质量；光子到达黑洞表面最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动，写出万有引力提供向心力的公式，求得黑洞的最大半径．
12．前
【解析】
地面上的人以地面为参考系，光向前向后传播的速度相等，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，向前传播的路程与向后传播的路程相同，由于火车向前运动，所以点光源的到火车的前面的距离小；车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，点光源的到火车的前面的距离小，闪光先到达前壁。
【点睛】地面上的人、车厢中的人选择的惯性系不一样，但是本题的惯性系中光向前传播和向后传播的速度相同，从而发现传播到前后壁的快慢不一样．
13． 不变 增大
【解析】在经典力学中，认为物体的质量不变，而狭义相对论指出质量随着速度的增大而增大。
14．国际单位制 低速
【解析】
【详解】
物理学中（SI）表示国际单位制．牛顿力学具有一定的局限性，牛顿力学只能适用低速、宏观领域中的力学现象．