5.1 牛顿力学的成就与局限性同步练习 2021—2022 学年高中物理粤教 版（2019）必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．下列物体的运动，不能用经典力学描述的是（　　） A．“复兴”号列车高速行驶 B．电子以接近光的速度运动 C．“神舟十号”飞船在轨道上运行 D．“辽宁”号航空母舰在大海上航行 2．下列说法正确的是（ ） A．万有引力定律是牛顿发现的 B．引力常量是牛顿测出 C．开普勒行星运动定律是开普勒通过实验发现的 D．经典力学既适用于宏观世界，也适用于微观世界 3．关于万有引力与宇宙航行，下列说法正确的是（　　） A．卡文迪许在实验室较准确地测出了引力常量 G 的数值，并说该实验是“称量地球的重量” B．地球对卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力 C．第一宇宙速度是人造卫星绕地球飞行的最大环绕速度 D．以牛顿运动定律为基础的牛顿力学，包括万有引力定律，既适用于低速运动也适用于高速运动；既适 用于宏观世界，也适用于微观世界 4．下列情况不适用于经典力学的是（　　） A．宏观 B．低速 5．关于牛顿运动定律，以下说法正确的是( C．弱引力 D．高速 ) A．物体不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿第一运动定律又叫惯性定律 B．牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体不受外力或所受合外力为零，物体的加速度 a＝0 条件下的特例， 所以牛顿第二定律可以替代牛顿第一定律 C．牛顿运动定律仅适用于宏观物体，只可用于解决物体的低速运动问题 D．作用力和反作用力总是同一性质的力，它们产生的作用效果一定相同 6．经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是（　　） A．2.5×10-1m/s B．2.5×102m/s C．2.5×105m/s D．2.5×108m/s 7．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是（　　） A．牛顿运动定律既适应于物体的低速运动，也适应于物体的高速运动 B．伽利略通过著名的扭秤实验测出了引力常量的数值 C．卡文迪许发现了万有引力定律，被称为“称量地球的质量”的人 D．开普勒行星运动三大定律揭示了行星的运动规律，为万有引力定律的发现奠定了基础 8．下列说法中正确的是（　　） A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强引力作用 9．下列说法中正确的是（ ） A．牛顿借助前人的研究成果总结出了行星运动三大定律 B．卡文迪许通过扭秤实验证明了万有引力的正确性并测出了引力常量的值 C．开普勒借助自己的力学成就并对前人的研究成果分析，总结出了万有引力定律 D．经典力学适用于宏观、高速、强引力的领域 10．关于物体的质量，下列说法不正确的是（　　） A．在经典力学中，物体的质量是保持不变的 B．在经典力学中，物体的质量随物体的速度的变化而变化 C．在狭义相对论中，物体静止时的质量最小 D．在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大 11．通过物理学史的学习，能让我们增长见识，加深对物理学的理解，还能从前人的经验中得到启示．下 列说法正确的是( ) A．第谷提出了行星运动三大定律，在此基础上，牛顿发现了万有引力定律 B．卡文迪许用实验测定了万有引力常量 C．木星被称为“笔尖下发现的行星” D．经典力学也适用于微观高速强引力的领域 12．下列有关物理知识的说法，正确的是（　　） A．做匀速圆周运动和平抛运动的物体合力都恒定 B．牛顿的经典力学理论不仅适用于宏观低速运动物体，也适用于微观高速运动物体 C．由万有引力定律可知，两个物体无限接近时，他们的万有引力将无穷大 D．若地球自转不能忽略，赤道上的物体受到地球对它的万有引力比重力大 13．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合物理学史实的是（　　） A．牛顿总结出了行星运动的三大规律 B．开普勒测出了万有引力常量 C．爱因斯坦发现了万有引力定律 D．以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题 14．关于“完整的经典力学体系”的建立者和适用范围，下列说法正确的是： A．建立者是开普勒，适用范围是宏观低速物体 B．建立者是伽利略，适用范围是宏观低速物体 C．建立者是牛顿，适用范围是宏观低速物体 D．建立者是牛顿，适用范围是宏观和微观物体 15．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 二、填空题（共 4 题） 16．在速度为 v 行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，分别以火车上的人和地面的人看闪 光，则闪光传播的速度______（填写“相同”或“不同”），判断依据是________ 17．一颗以 0.1c 的速度朝地球运动的星突然爆炸变为一颗明亮的超新星，爆炸所发出的光离开这颗超新星 的速度为______，在地球测量，这束光射向地球的速度为______。 18．经典力学的基础是________________________，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬． 经典力学适用范围_______________________、宏观、弱引力． 19．来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，与高层大气作用产生一种叫作 μ 子的次级宇宙射线，μ 子低速运 动时的寿命只有 3.0 μs，按常理，μ 子不可能穿过高度大于 100 km 的大气层到达地面，但实际上在地面上 可以观测到许多 μ 子。则根据相对论可以确定：在地球上测量向地球高速飞行的该粒子的平均寿命_______ ____（选填“大于”“等于”或“小于”）3.0 μs。如果观察者和 μ 子一起以接近光速的速度飞向地面，观察者认为 大气层厚度___________（选填“大于”“等于”或“小于”） 100 km；如果观察者和 μ 子一起以 0.99c 的速度飞向 地面，观察者观察同方向向地球照射的太阳光的光速___________（选填“大于”“等于”或“小于”）c。 三、综合题（共 4 题） 20．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？ 21．将一枚面值一元的硬币用确定的速度向上抛起，你能否断定（不是猜测）它落地时哪一面朝上？请试 一试，这种现象能用牛顿力学解释吗？ 22．什么是经典力学？其主要内容是什么？ 23．也许你会疑惑，为什么在日常生活中未发现长度收缩、时间延缓或质量随速度增大而增加的现象。请 你从长度收缩公式和质速关系式出发，探索牛顿运动定律在宏观低速世界的合理性。参考答案： 1．B 2．A 3．A 4．D 5．C 6．D 7．D 8．C 9．B 10．B 11．B 12．D 13．D 14．C 15．C 16． 相同 光速不变原理 17． 3×108m/s 18． 牛顿运动定律； 19． 大于 3×108m/s 小于 低速； 等于 20．不适用。 21． 不能断定，一枚硬币的两面不可能同时出现，且出现的几率相同，由不确定原理，两种可能都能发生。该 现象不能用经典力学解释。可以由经典力学的应用以及概率来分析，抛出的硬币落地时哪一面朝上是具有 随机性的，投掷的次数越多，正面或者背面朝上的几率越趋于相等，各占 50%。 22． 经典力学是力学的一个分支。经典力学是以牛顿运动定律为基础，在宏观世界和低速状态下，研究物体运 动的基要学术。在物理学里，经典力学是最早被接受为力学的一个基本纲领。经典力学又分为静力学（描 述静止物体）、运动学（描述物体运动）和动力学（描述物体受力作用下的运动）。经典力学的主要内容 是牛顿三定律和万有引力定律。 （1）牛顿三定律： ① 牛顿第一定律：一个物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种 状态。 ② 牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。 ③ 牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 （2）万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成 正比，跟它们的距离的二次方成反比。 23． 根据长度的相对性： l  l0 1  t  v2 c 2 ，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； t0 v2 c 2 ．时间有延缓效应；当物体运动的速度 v＜＜c，“时间膨胀”和“长 时间间隔的相对性： 度收缩”效果可忽略不计，质量时间可认为不变，牛顿运动具有合理性。 1