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2018_2019学年高中物理第六章万有引力与航天6经典力学的局限性习题新人教版必修2

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                             6 经典力学的局限性

                       
    对点训练
        知识点一 对质量和速度关系的理解

    1.某物体在低速(接近         0)情况下质量为      m0,在速度为     v 的高速(接近光速)情况下质量
为  m,则由狭义相对论,物体速度            v 为(  )
      m0
    A. m ·c

    B.    ·c
         m0
       1-
    C.(   m )·c

    D.    ·c
        知识点二 对经典力学局限性的认识
    2.牛顿运动定律不适用于下列哪种情况(  )
    A.研究原子中电子的运动
    B.研究“神舟九号”飞船的高速发射
    C.研究地球绕太阳的运动
    D.研究飞机从北京飞往纽约的航线
    3.下列说法正确的是(  )
    A.牛顿运动定律就是经典力学
    B.经典力学的基础是牛顿运动定律
    C.牛顿运动定律可以解决自然界中的所有问题
    D.经典力学可以解决自然界中的所有问题
    4.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
    D.万有引力定律也适用于强引力
    5.经典力学只适用于“宏观世界”,这里的“宏观世界”是指(  )
    A.行星、恒星、星系等巨大的物质领域
    B.地球表面上的物质世界
    C.人眼能看到的物质世界
    D.不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界
    6.(多选)关于经典力学和狭义相对论,下列说法中正确的是(  )
    A.经典力学只适用于低速运动,不适用于高速运动(速度接近真空中的光速)
    B.狭义相对论只适用于高速运动(速度接近真空中的光速),不适用于低速运动
    C.经典力学既适用于低速运动,也适用于高速运动(速度接近真空中的光速)
    D.狭义相对论既适用于高速运动(速度接近真空中的光速),也适用于低速运动
    7.(多选)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,
促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步,下列表述正确的是(  )
    A.牛顿发现了万有引力定律
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    B.牛顿通过实验证实了万有引力定律
    C.相对论的创立表明经典力学已不再适用
    D.爱因斯坦建立了狭义相对论,把物理学推进到更高领域
    8.下面说法中正确的是(  )
    ①根据牛顿的万有引力定律可以知道,当星球质量不变,半径变为原来的一半时,表
面上的引力将变为原来的           4 倍
    ②按照广义相对论可以知道,当星球质量不变,半径变为原来的一半时,表面上的引
力将大于原来的       4 倍
    ③在天体的实际半径远大于引力半径时,根据爱因斯坦的理论和牛顿的引力理论计算
出的力差异很大
    ④在天体的实际半径接近引力半径时,根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计
算出的力差异不大
    A.①②
    B.③④
    C.①③
    D.②④
    9.下列说法中正确的是(  )
    ①当物体运动速度远小于光速时,相对论物理学和经典物理学的结论没有区别
    ②当物体运动速度接近光速时,相对论物理学和经典物理学的结论没有区别
    ③当普朗克常量       h(6.63×10-34J·s)可以忽略不计时,量子力学和经典力学的结论没
有区别
    ④当普朗克常量       h(6.63×10-34J·s)不能忽略不计时,量子力学和经典力学的结论没
有区别
    A.①③
    B.②④
    C.①④
    D.②③
    10.对于时空观的认识,下列说法正确的是(  )
    A.相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律
    B.相对论具有普遍性,经典物理学为它在低速运动时的特例
    C.相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用
    D.经典物理学建立在实验的基础上,它的结论又受到无数次实验的检验,因此在任何
情况下都适用
    11.经典力学的结论会与事实有很大偏差,以至于不再适用的情况是(  )
    A.低速、宏观、弱引力
    B.高速、宏观、弱引力
    C.高速、微观、强引力
    D.高速、微观、弱引力

    综合拓展
    12.地球以    3×104m/s 的速度绕太阳公转时,它的质量增大到静止质量的多少倍?如
果物体的速度达到        0.8c(c 为真空中的光速),它的质量增大到静止质量的多少倍?

    13.根据爱因斯坦的狭义相对论,质量要随着物体运动速度的增大而增大,即                                m=
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  m0
    v2
 1-
    c2.请讨论:
    (1)如果你使一个物体加速、加速、再加速,它的速度会增加到等于光速甚至大于光速
吗?为什么?
    (2)光有静止质量吗?如果有,情况将会怎样?


                         m0
                           v2
                        1-
    1.B [解析]根据      m=     c2可得  v=     ·c,选项    B 正确.
    2.A [解析]牛顿力学属于经典力学的研究范畴,适用于宏观、低速运动的物体,并
注意到低速和高速的标准是相对于光速,可判定牛顿运动定律适用于                             B、C、D  中描述的运
动,而   A 不适用.
    3.B [解析]经典力学并不等于牛顿运动定律,牛顿运动定律只是经典力学的基础,
故选项   A 错误,B   正确;经典力学并非是万能的,也有其适用范围,它并不能解决自然界
中的所有问题,没有哪个理论可以解决自然界中的所有问题,选项                            C、D 错误.
    4.C [解析]经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况,选项                          A 错误;狭义相对
论没有否定经典力学,在宏观、低速情况下,相对论的结论与经典力学没有区别,选项
B 错误;量子力学能够描述微观粒子运动的规律,选项                      C 正确;万有引力定律只适用于弱
引力,而对于强引力是不适用的,选项                 D 错误.
    5.D [解析]A、B、C      三个选项说的当然都属于“宏观世界”,但都很片面,没有全
面描述,本题应选        D.
    6.AD [解析]由于经典力学只适用于低速运动,不适用于高速运动,狭义相对论是普
遍适用的,故选项        A、D  正确.
    7.AD [解析]万有引力定律是牛顿发现的,但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的,
选项   A 正确,B  错误.相对论并没有否定经典力学,经典力学对于低速、宏观物体的运动
仍适用,选项      C 错误.狭义相对论的建立,是人类取得的重大成就,从而把物理学推进到
更高领域,选项       D 正确.
    8.A [解析]只要天体的实际半径远大于它们的引力半径,那么由爱因斯坦和牛顿引
力理论计算出的力的差异并不是很大;但当天体的实际半径接近引力半径时,这种差异将
急剧增大.故正确答案为           A.
    9.A
    10.B [解析]相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律,经典物理学为它在低速
运动时的特例,在自己的适用范围内还将继续发挥作用.经典物理学有简捷的优势.因此
选项   A、C、D  错误,B   正确.
    11.C [解析]经典力学在微观、高速、强引力情况下不再适用,经典力学的适用条件
为宏观世界、低速运动、弱引力作用.
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    12.1.000000005 倍 1.666666667  倍

                                        m0
                                          v2
                                        1-
    [解析]    根据狭义相对论的质量公式            m=     c2,可得地球以     3×104m/s 的速度绕太阳
公转时,它的质量为

         m地0        m地0
             v2      3 × 104
          1-     1-        2
             c2     (3 × 108)
    m 地=      =             ≈1.000000005m 地 0
    即增大到静止质量的         1.000000005 倍
    物体的速度达到       0.8c 时,它的质量为

         m0       m0
           v2     (0.8c)2
        1-      1-
           c2       c2
    m=       =          ≈1.666666667m0
    即增大到静止质量的         1.666666667 倍.
    13.略

                      m0
                        v2
                     1-
    [解析]    (1)由 m=     c2知:当   v=c  时,m  应是无穷大.物体加速时,随着速度的不
断增大,物体质量不断增大,产生加速度所需要的力会随之不断增大,使加速越来越困难,
因此一个物体不管怎样加速,它的速度不会等于甚至大于光速.

                                                                m0
                                                                  v2
                                                               1-
    (2)光没有静止质量.若光有静止质量,当光传播时速度为                       c,由  m=     c2,它传播
时的质量会无穷大,光照射到物体上,如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上,
后果不堪设想.
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