5.1经典力学的成就与局限性
课时作业(含解析)
1.下列说法不符合物理学史实的是( )
A.开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来的
B.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
C.20世纪初,著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论,狭义相对论指出,质量要随着物体运动速度的增大而增大
D.20世纪的20年代建立了量子力学理论,它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动
2.关于经典力学的局限性,下列说法正确的是(
)
A.经典力学不能很好地描述微观粒子运动的规律
B.地球以的速度绕太阳公转时,经典力学就不适用了
C.在所有天体的引力场中,牛顿的引力理论都是适用的
D.20世纪初,爱因斯坦建立的相对论完全否定了经典力学的观念和结论
3.下列物体的运动,不遵循经典力学规律的是
A.苹果从树上自由下落的运动
B.神州飞船绕地球的运动
C.子弹飞出枪口后的运动
D.粒子接近光速的运动
4.牛顿时代的科学家们围绕天体之间引力的研究,经历了大量曲折而又闪烁智慧的科学实践.在万有引力定律的发现及其发展历程中,下列叙述不符合史实的是( )
A.开普勒研究了第谷的行星观测记录,得出了开普勒行星运动定律
B.牛顿首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值
C.20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体
D.根据天王星的观测资料,天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
5.物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程在以下叙述中,正确的说法是
A.牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星
B.英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人
C.爱因斯坦建立了相对论,相对论物理学否定了经典物理学
D.开普勒经过多年的天文观测和记录,提出了“日心说”的观点
6.下面说法中正确的有(
)
A.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B.经典力学只适用于高速运动和宏观世界
C.海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
D.牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律并给出了引力常量的值
7.如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S,甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v(接近光速)的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中,正确的是(
)
A.甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离
B.甲认为飞船中的钟变慢了,乙认为甲身边的钟变快了
C.甲测得光速为c,乙测得的光速为c-v
D.当光源S发生一次闪光后,甲认为A、B两处同时接收到闪光,乙则认为A先接收到闪光
8.在地面附近有一高速飞行的宇宙飞行器,地面上的人和宇宙飞行器中的宇航员观察到的现象,正确的是
A.地面上的人观察到宇宙飞行器变短了
B.地面上的人观察到宇宙飞行器变长了
C.宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变慢了
D.宇航员观察到宇宙飞行器内的时钟变快了
9.关于经典力学、狭义相对论和量子力学,下列说法中正确的是( )
A.狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例
C.经典力学只适用于宏观物体的运动,量子力学只适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体,还是微观粒子,经典力学和量子力学都是适用的
10.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
11.下列说法正确的是
A.对于同一障碍物,波长越大的光波越容易绕过去
B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的千涉现象
C.红光由空气进入水中,波长变长、颜色不变
D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的千涉现象
E.
不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动,观察者观察到的真空中的光速都是不变的
12.以下物理学知识的相关叙述中,正确的是( )
A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
C.变化的电场周围一定产生变化的磁场
D.狭义相对论认为,在惯性参考系中,光速与光源、观察者间的相对运动无关
E.
在“用单摆测重力加速度”的实验中,测量n次全振动的总时间时,计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜
13.下列说法正确的是( )
A.在双缝干涉实验中,保持入射光的频率不变,增大双缝间的距离,干涉条纹间距也增大
B.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上滤光片,可以使景象更清晰,这是利用了光的偏振原理
C.我们发现竖直向上高速运动的球体,在水平方向上长度变短了
D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,这是利用紫外线的荧光效应
E.
太阳光经过三棱镜的两次折射,会发散成彩色光带
14.用相对论的观点判断,下列说法正确的是( )
A.时间和空间都是绝对的,在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B.在地面上的人看来,以10
km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢,但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的
C.在地面上的人看来,以10
km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄,而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D.当物体运动的速度v?c时,“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
E.
狭义相对论的创立表明经典力学在任何情况下都不再适用
参考答案
1.B
【解析】开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来的,选项A正确;
卡文迪许对引力常量进行了准确的测定,选项B错误;20世纪初,著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论,狭义相对论指出,质量要随着物体运动速度的增大而增大,选项C正确;
20世纪的20年代建立了量子力学理论,它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动,选项D正确;此题选择错误的选项,故选B.
2.A
【解析】
经典力学无法正确地描述微观粒子运动的规律性,故A正确.经典力学适用于宏观物体、低速运动的物体,可知地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时,经典力学是适用的,故B错误.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错误.爱因斯坦建立的相对论,但是没有否定经典力学的观念和结论,故D错误.故选A.
【点睛】
经典力学是以牛顿的三大定律为基础的,经典力学是狭义相对论在低速(v<<c)条件下的近似,牛顿经典力学只考虑了空间,而狭义相对论既考虑了空间,也考虑了时间,牛顿经典力学只适用于宏观低速物体,而微观、高速物体适用于狭义相对论.量子力学适用于微观粒子运动,相对论适用于高速运动物体.
3.D
【解析】
苹果、飞船和子弹的运动都属于宏观物体低速运动的情形,经典力学能适用.故ABC错误.粒子接近光速的运动,属于高速运动的情形,不遵循经典力学规律;故D正确.本题选不遵循经典力学规律的,故选D.
4.B
【解析】
A、开普勒研究了第谷的行星观测记录,得出了开普勒行星运动定律,故A正确;
B、卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值,故B错误;
C、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体,故C正确;
D、根据天王星的观测资料,天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道,故D正确;
不符合史实的故选B.
5.B
【解析】
美国天文学家汤博发现冥王星,海王星是英国人亚当斯发现的,故A错误;英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人”,选项B正确;爱因斯坦建立了相对论,相对论物理学并不否定经典物理学,选项C错误;哥白尼经过多年的天文观测和记录,提出了“日心说”的观点,选项D错误.
6.C
【解析】
第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度,是发射人造卫星的最小速度,选项A错误;经典力学只适用于低速运动和宏观世界,选项B错误;海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的,选项C正确;牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律,卡文迪许测出了引力常量的值,选项D错误;故选C.
7.A
【解析】
利用相对论的重要结论,如时间变慢、长度收缩假说、质速关系式和质能关系式分析现象.
【详解】
A.由爱因斯坦的长度收缩原理,可知运动的速度v越大,测出的距离越短,则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离;故A正确.
B.由时间变慢假说,可知运动的速度v越大,时间变慢,即乙测得的时间变长;故B错误.
C.根据爱因斯坦的光速不变原理,可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c;故C错误.
D.甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,距离恒定,则AB两处都是同时接收到闪光;故D错误.
故选A.
【点睛】
本题考查了爱因斯坦的相对论知识,明确不同参考系中光速不变,在接近光速的参考系中时间变慢,长度变短,质量变大.
8.A
【解析】
由相对论效应分析宇宙飞行器的时间和长度变化;当人和宇宙飞行器之间有相对运动时,人观察到的火箭长度会变短,时间会变慢.
【详解】
根据爱因斯坦相对论可知,地面上的人观察到宇宙飞行器变短了,宇宙飞行器上的时间进程变慢了。故A正确,B错误。宇宙飞行器上的人与宇宙飞行器之间没有相对运动,所以此人观察到宇宙飞行器中的时钟无变化,故CD错误。故选A。
9.B
【解析】
相对论没有否定经典力学,经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形,选项A错误、B正确.经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域,量子力学适用于任何大小的物体系统,选项C、D错误.选B.
10.B
【解析】
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.
11.ADE
【解析】对于同一障碍物,波长越大的光波越容易发生衍射现象,从而绕过障碍物,现象A正确;
白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象,现象B错误;
红光由空气进入水中,频率不变,颜色不变,波速减小,则波长变短,现象C错误;
用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的干涉现象,现象D正确;根据相对论原理可知,不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动,观察者观察到的真空中的光速都是不变的,选项E正确;故选ADE.
12.BDE
【解析】
A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉,选项A错误;
B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应,选项B正确;
C.变化的电场周围一定产生磁场,均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,选项C错误;
D.狭义相对论认为,在惯性参考系中,光速与光源、观察者间的相对运动无关,选项D正确;
E.在“用单摆测重力加速度”的实验中,测量n次全振动的总时间时,计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜,选项E正确.
13.BDE
【解析】
A.根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,增大双缝间的距离d,干涉条纹间距减小,故A错误;
B.日落时分拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上滤光片可以使景象更清晰,这是利用了光的偏振原理,故B正确;
C.竖直向上高速运动的球体在水平方向上长度不变,沿运动方向上的长度会变短,选项C错误;
D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,利用了紫外线的荧光效应,故D正确;
E.太阳光经过三棱镜的两次折射,由于三棱镜对各种色光的折射率不同,所以折射角也就不同,那么经过两次折射就会发散成彩色光带,故E正确.
14.BCD
【解析】
根据长度相对性和时间间隔的相对性分析讨论;
【详解】
按照相对论的观点,时间和空间都是相对的,A错误;由可知,运动的时钟变慢了,但飞船中的钟相对飞船中的观察者静止,时钟准确,B正确;由可知,地面上的人看飞船和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小,C正确;当时,“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计,D正确;在宏观、低速情况下,经典力学仍适用,E错误.
【点睛】
解题要掌握以下知识:
1、“同时”的相对性;
2、长度的相对性,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;
3、时间间隔的相对性.时间延缓效应:在静止系中,同一地点发生的两事件的时间间隔称为固有时间,即τ.相对于物理事件运动的惯性系中测得两事件的时间间隔比固有时间长.