四川省合江中学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 同步练习（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
2．关于牛顿运动定律和动量守恒定律的适用范围，下列说法正确的是（　
）
A．牛顿运动定律也适合解决高速运动的问题
B．牛顿运动定律也适合解决微观粒子的运动问题
C．动量守恒定律既适用于低速，也适用于高速运动的问题
D．动量守恒定律适用于宏观物体，不适用于微观粒子
3．下列说法正确的是（
）
A．伽利略发现了万有引力定律
B．经典力学不适用于宏观低速运动
C．牛顿通过实验测出了万有引力常量
D．开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律
4．爱因斯坦是近代最著名的物理学家之一，曾提出许多重要理论，为物理学的发展做出过卓越贡献，下列选项中不是他提出的理论是（　　）
A．物质波理论
B．相对性原理
C．光速不变原理
D．质能关系式
5．以下说法错误的是
A．爱因斯坦提出光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性
B．光的波长越大，光子能量越小
C．以不同的惯性系观察同一物体的运动，物体的加速度可能不同，但速度一定相同
D．光既有波动性，有具有粒子性，二者并不矛盾
6．关于经典力学，下列说法正确的是（　　）
A．经典力学取得了巨大的成就，所以经典力学是普遍适用的
B．由于相对论及量子力学的提出，经典力学已经失去了它的作用
C．相对论及量子力学的出现是对经典力学的否定
D．经典力学在宏观低速中仍适用
7．下列说法中正确的是(
)
A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的
B．红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度小
C．在机械波的传播过程中，介质质点的振动速度等于波的传播速度
D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
E.根据麦克斯韦的电磁理论可知，变化的电场周围一定可以产生磁场
8．处理微观、高速物体的动力学问题，牛顿经典力学不再适用．20世纪初，著名物理学家________（人名）建立了狭义相对论，阐述物体做以接近光的速度运动时所遵从的规律．
9．19世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实，“两朵乌云”是指________（填“宏观问题”或“微观问题”）与________（填“高速问题”或“低速问题”）．
10．正确理解动能的概念，必须理解运动的相对性，即前面学过的参考系问题，由于牛顿力学仅适用于________参考系，如没有特殊说明，一般指地面参考系．
11．一列火车以速度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．
12．以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用?
13．以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?
参考答案
1．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．
2．C
【解析】A、B、经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学只适用于宏观世界，低速运动，和弱引力下，故A、B军错误。C、D、动量守恒定律虽然是由牛顿运动定律推导出来，但它既适用于低速宏观物体，也适用于高速微观物体，故选项C正确、选项D错误。故选C.
【点睛】牛顿运动定律是经典力学的基础，也是高中物理中的重要内容之一，应能熟练、准确的理解并应用它．
3．D
【解析】
了解并熟记有关的物理学史：经典力学是以牛顿运动定律为基础，其适用范围是宏观、低速运动；
牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量；
开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律；
【详解】
A、牛顿发现了万有引力定律，故选项A错误；
B、经典力学的适用范围是宏观、低速运动，故选项B错误；
C、卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故选项C错误；
D、开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律，故选项D正确．
【点睛】
通过学习物理要了解有关的物理学史，知道重要规律的发现过程，在平时学习过程中要注意积累．
4．A
【解析】
质能方程、光电效应方程、光速不变原理都是爱因斯坦的理论，而物质波是德布罗意提出的理论．
【详解】
质能方程、光电效应方程、相对性原理、光速不变原理都是爱因斯坦的理论，而物质波理论不是爱因斯坦的理论，是德布罗意提出的理论，又称德布罗意波，故选项A符合题意，选项BCD不符合题意．
故选A。
【点睛】
爱因斯坦是现代物理学中最著名的科学家之一，中学阶段爱因斯坦的理论主要有三方面：质能方程、光子说、相对论．
5．C
【解析】
A．爱因斯坦提出光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性，选项A正确，不符合题意；
B．根据
可知，光的波长越大，光子能量越小，选项B正确，不符合题意；
C．根据相对论原理，以不同的惯性系观察同一物体的运动，物体的加速度和速度都不相同，选项C错误，符合题意；
D．光既有波动性，又具有粒子性，光具有波粒二象性，故D正确，不符合题意．
故选C.
6．D
【解析】
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，A错误；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，BC错误；经典力学在低速、宏观状态下的仍然可以使用，对于高速、微观的情形经典力学不适用，D正确．
7．ADE
【解析】
A.根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；
B.根据，且红光在玻璃砖中的折射率小，则有红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大，故B错误；
C.在机械波传播过程中，介质中质点的振动速度和波的传播速度并不相同，故C错误；
D.根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率,故D正确；
E.依据麦克斯韦的电磁理论可知，变化的电场也一定会产生磁场，变化的磁场会一定产生电场，故E正确；
故选ADE。
8．爱因斯坦
【解析】
处理微观、高速物体的动力学问题，牛顿经典力学不再适用．20世纪初，著名物理学家
爱因斯坦建立了狭义相对论，阐述物体做以接近光的速度运动时所遵从的规律．
【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．
9．微观问题
高速问题
【解析】
由伽利略和牛顿创立的经典力学及物理学的各个分支，在19世纪相继进入鼎盛时期，它的完美和威力使物理学家深信，天地四方，古往今来的一切现象都能够用经典力学来描述，但是当人们用来解释原子内部结构微观世界和接近光速的高速运动的物体时，发现与实际情况有很大的出入，这令许多物理学家感到困惑，成为“令人不安的乌云”．从而使人们认识到经典力学只适用于宏观低速运动的物体，不适用于微观高速运动的物体．
【点睛】经典力学只适用于宏观低速运动的物体，不适用于微观高速运动的物体．
10．惯性
【解析】
[1]．牛顿力学仅适用于惯性参考系．
11．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．
12．经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学；经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等从地面上各种物体的运动到天体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动;从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船，等等，所有这些都服从经典力学规律
【解析】
经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学；经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等从地面上各种物体的运动到天体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动;从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船，等等，所有这些都服从经典力学规律.
13．经典力学只适用于解决低速运动问题；不能用来处理高速运动问题，
经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子.
【解析】
经典力学只适用于解决低速运动问题；不能用来处理高速运动问题，
经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子.