邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：6.1牛顿力学中运动的相对性 巩固练习（含解析）

6.1牛顿力学中运动的相对性
1．关于经典力学，下列说法正确的是（　　）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍是普遍适用的
C．经典力学在宏观低速运动、引力不太大时适用
D．经典力学对高速运动的电子、中子、质子等微观粒子是适用的
2．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是(　　)
A．经典力学适用于宏观低速运动的物体
B．经典力学只适用于像地球和太阳这样大的宏观物体
C．火车提速后，有关速度问题就不能用经典力学来处理
D．由于经典力学有局限性，所以一切力学问题只能用相对论力学来解决
3．下列描述不属于经典力学范围的是
A．开普勒对行星运动规律的描述
B．伽利略对落体运动规律的描述
C．牛顿对物体低速运动规律的描述
D．爱因斯坦对粒子接近光速运动规律的描述
4．经典力学不适用于下列哪些运动(　　)
A．火箭的发射
B．宇宙飞船绕地球的运动
C．微观粒子的波动
D．汽车在公路上行驶
5．下面对人类探索宇宙的历史表述不正确的是；?
?????
A．开普勒通过研究第谷的行星观测数据得出了行星运动定律；
B．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律；
C．经典力学适用于低速运动的宏观物体；
D．牛顿不仅提出了万有引力定律而且测量出了引力常量；
6．下列说法正确的是（　　）
A．伽利略通过研究第谷的观测资料，最终发现了行星运动第三定律
B．海王星是根据万有引力定律的相关计算结果，预言并最终被发现的
C．牛顿通过试验准确地测出了万有引力常量G
D．牛顿运动定律不适用于在太空绕地球飞行的宇宙飞船
7．下列说法中正确的是（
）
A．经典力学可以解决自然界中所有的问题
B．相对论与量子力学否定了经典力学理论
C．发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船服从经典力学规律
D．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
8．下列说法正确的是（
）
①爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
②爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
③牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
④牛顿力学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
A．①③
B．②④
C．①④
D．②③
9．下列说法正确的是（
）
A．经典力学适用于任何领域
B．经典力学只适用于宏观、低速物体的运动，对于微观、高速运动不适用
C．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量随速度的增
大而增大
D．相对论与量子力学并没有否定经典力学，而认为经典力学是自己在一定条件下的特殊情形
10．下列说法正确的是________
A．单摆的振动周期与其质量无关
B．声波从空气进入水中，波长不变，波速变快
C．光波从空气进入水中，频率不变，波长变短
D．LC震荡回路电容C增加时，震荡频率增加
E.根据相对论，在某参考系同时发生的两事件，换参考系后可能不是同时发生
11．下列说法正确的是（　　）
A．风能和水能是太阳能的间接形式
B．牛顿提出万有引力定律，并通过实验测出引力常量G
C．天王星的运动轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道内部其他行星的引力作用
D．在经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关，成为绝对时空观。经典力学只适用于宏观（＞10﹣10m）、低速（v＜＜c）、弱引力场（例如地球附近）
12．下列说法正确的是（
）
A．物质、时间、空间是紧密联系的统一体
B．在某参考系中观察某一物理现象是同时发生的，但在另一参考系中，仍观察该物理现象也一定是同时发生
C．光经过大质量的星体附近时会发生偏转等现象
D．当天体的半径接近“引力半径”时，引力趣于无穷大，牛顿引力理论只要在实际半径大于他们的“引力半径”时才适应
13．已知物体从地球上的逃逸速度(第二宇宙速度)
，其中G、ME、Rg分别是引力常量、地球的质量和半径．已知，．
(1)逃逸速度大于真空中光速的天体叫黑洞．设某黑洞的质量等于太阳的质量，求它的可能最大半径.
(2)在日前天文观测范围内，物质的平均密度为，如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c，因此任何物体都不能脱离宇宙．问宇宙的半径至少是多大?
参考答案
1．C
【解析】
经典力学的适用范围是宏观、低速情形，高速情形要用相对论，微观粒子运动要用量子力学．
【详解】
相对论、量子论的提出，没有否定经典力学，经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用．所以ABD错误，C正确．
故选C．
【点睛】
此题考查经典力学的适用范围和相对论、量子力学主要研究的对象．
2．A
【解析】
AB．经典力学适用于宏观低速运动的物体，宏观物体是相对于微观粒子而言的，所以经典力学不仅仅适用于像地球和太阳这样大的宏观物体，还适用于体积较小的一些宏观物体，故A正确，B错误；
C．火车提速后，速度仍远远小于光速，有关速度问题还可以用经典力学来处理，故C错误；
D．经典力学在低速、宏观状态下仍然可以使用，对于高速、微观的情形经典力学不适用．故D错误．
故选：A
3．D
【解析】
ABC：经典力学的适用范围是宏观低速，开普勒对行星运动规律的描述、伽利略对落体运动规律的描述、牛顿对物体低速运动规律的描述均属于宏观低速问题，属于经典力学范围．
D：爱因斯坦对粒子接近光速运动规律的描述不属于宏观低速问题，不属于经典力学范围．
本题选不属于经典力学范围的，答案是D．
4．C
【解析】
经典力学适用于宏观低速运动，火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动和汽车在公路上行驶，均属于宏观低速适用于经典力学，故ABD不符合题意；经典力学不适用于微观粒子的波动，故C符合题意．所以选C．
5．D
【解析】
开普勒通过研究第谷的行星观测数据，总结出了行星运动的三大规律，故A正确；?牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故B正确；?经典力学适用于宏观低速物体的运动规律，对于微观、高速不再适用，故C正确；牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值，故D错误；?此题选择错误的选项，故选D．
6．B
【解析】
A、开普勒通过研究第谷的观测资料，最终发现了行星运动第三定律，故A错误．
B、海王星是根据万有引力定律的相关计算结果，预言并最终被发现的，故B正确．
C、卡文迪许过试验准确地测出了万有引力常量G，故C错误．
D、牛顿运动定律适用于低速宏观的物体，故适用于在太空绕地球飞行的宇宙飞船，故D错误．
故选B．
7．C
【解析】
A.
经典力学适用于低速、宏观的物体，故A错误；
B.
经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似。在狭义相对论的所有公式中，只要令
，在数学上稍作变换，就会发现，它们将全部退化为牛顿的经典力学公式，故B错误；
C.
发射的导弹、人造卫星、宇宙飞船的速度都小于光速，所以服从经典力学规律，故C正确；
D.
在经典力学中，认为物体的质量是不变的,但在狭义相对论中质量，会随速度的增大而增大，故D错误；
故选C
8．D
【解析】爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律，牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律。则②
③
正确，故选D。
点睛：牛顿力学的适用范围是宏观低速。
9．BCD
【解析】
AB．经典力学只适用于宏观、低速物体的运动，对于微观、高速运动不适用，选项A错误，B正确；
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中,物体的质量随速度的增大而增大，选项C正确；
D．相对论与量子力学并没有否定经典力学，而认为经典力学是在一定条件下的特殊情形，选项D正确；
故选BCD.
10．ACE
【解析】
A．根据可知，单摆的振动周期与其质量无关，选项A正确；
B．声波从空气进入水中，频率不变，波速变快，则波长变大，选项B错误；
C．光波从空气进入水中，频率不变，波速变小，波长变短，选项C正确；
D．根据可知，LC振荡回路电容C增加时，振荡频率减小，选项D错误；
E．根据相对论，在一个参考系中观测是同时发生的两事件，在相对于此参考系运动的别的参考系中观测就可能不是同时的，而是一先一后发生的，故E正确；
故选ACE.
11．AD
【解析】A、人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，只有极少部分来自于其他能源，如核能，故A正确；
B、万有引力定律由牛顿在开普勒三定律上提出，然后由卡文迪许通过扭秤实验测量得到引力常量G，故B错误；
C、天王星的运动轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用，故C错误；
D、经典力学即通常说的牛顿力学，应用于宏观、低速、弱引力场等场合，量子力学应用于微观场合，相对论应用于高速场合，故D正确。
点睛：人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能，只有极少部分来自于其他能源，太阳能通过光合作用转化为化学能，碰撞吸收转化为分子内能被应用。
12．AC
【解析】
A：时间是物质运动过程的持续性和顺序性，空间是运动着的物质的广延性．时间和空间作为运动着的物质的存在形式，它们同物质运动不可分离，它们是不可分离的统一体．故A项正确．
B、相对论时空观认为在某参考系中观察某一物理现象是同时发生的，但在另一参考系中，观察该物理现象不一定是同时发生，故B项错误．
C、根据广义相对论，物质的引力会使光线弯曲，引力越强，弯曲越厉害，因此光经过大质量的星体附近时会发生偏转等现象，故C项正确；
D、牛顿的万有引力定律适用条件是两个质点间引力的计算，要将星球看成质点才能计算它们间引力的大小，而天体的实际半径远大于引力半径，根据爱因斯坦理论，天体的实际半径远大于引力半径时，由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不大，但当天体的实际半径接近引力半径时，引力不会趋于无穷大．故D项错误．
13．(1)
(2)
光年
【解析】
(1)
由
得
对于黑洞模型来说，其逃逸速度大于真空中的光速，即
将M=1.98×1030kg，v=c=2.9979×108m/s代人解得R=2.93km
(2)设宇宙半径至少为r，则宇宙质量为
又因为,v=c=2.9979×108m/s
以上各式联立解得r=4.23×1010光年
【点睛】考查逃逸速度公式，及其逃逸速度大于光在真空中的速度的条件的应用，注意光年是长度单位．