经典力学的局限性中.docx

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经典力学的局限性中

6.经典力学的局限性中

1．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列说法中正确的是

A．牛顿通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因

B．伽利略发现了行星运动的规律

C．卡文迪许通过实验测出了引力常量

D．爱因斯坦相对论的创立表明牛顿运动定律是错误的

【答案】C

【解析】

伽利略通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因，选项A错误；开普勒发现了行星运动的规律，选项B错误；卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项C错误；爱因斯坦创立了相对论，相对论的创立并不表明经典力学已不再适用，其实，相对论与经典力学适用的范围不同，经典力学只适用于宏观低速物体，而高速物体适用于相对论。

故D错误；故选C.

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

【答案】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。

3．下列说法中正确的是（ ）

A．相对论只适用于惯性参考系

B．电磁波与机械波一样都有衍射、干涉现象、所以它们没有本质的区别

C．沿着一个特定方向传播的光叫偏振光

D．光的反射现象和折射现象不能说明光是不是横波

【答案】D

【解析】

A.狭义相对论只适用于惯性系，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，故A错误；

B.电磁波和机械波都属于波，故都能发生干涉和衍射现象，但二者产生的机理不同，故B错误；

C.质点振动方向与传播方向垂直的光叫偏振光，故C错误；

D.反射现象和折射现象不能说明波是不是横波，偏振现象可以说明波是横波，故D正确。

故选：

D

4．下列说法正确的是

A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关

B．自然光在玻璃表面的反射光是偏振光

C．根据麦克斯韦的电磁场理论可知,变化的电场周围一定可以产生变化的磁场

D．验钞机是利用红外线使钞票上的荧光物质发光效应进行防伪的

【答案】B

【解析】

相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，故A错误；偏振是横波特有的现象，自然光在玻璃表面的反射光是偏振光，故B正确；根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，恒定的电场不会产生磁场，故C错误；验钞机是利用紫外线使钞票上的荧光物质发光效应进行防伪的，故D错误。

所以B正确，ACD错误。

5．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

【答案】C

【解析】

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。

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

【答案】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．以下说法正确的是（）

A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用

B．经典力学的局限性说明经典力学的理论是错误的

C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变

D．相对论与量子力学否定了经典力学理论

【答案】C

【解析】我们现在的力学分为经典力学和量子力学，其中经典力学是指以牛顿的三大定律为基础的现代力学体系，其适用范围是宏观低速，在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变；在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，经典力学仍然是正确的，故选项C正确，ABD错误；故选C.

8．美国全球定位系统卫星上要用一些装置去纠正卫星运动所造成的时间偏差，这一应用技术的理论来源是（）

A．牛顿的经典力学理论

B．达尔文的进化论

C．爱因斯坦的相对论

D．普朗克的量子论

【答案】C

【解析】根据爱因斯坦的相对论，空间和时间会随着物体运动速度的变化而变化。

卫星和地球的运动速度存在差异，因而双方使用的时间也必然存有偏差。

故C正确；

故选C

9．下列哪些运动不服从经典力学的规律（　　）

A．发射同步人造卫星B．电子绕原子核的运动

C．云层在天空的运动D．子弹射出枪口的速度

【答案】B

【解析】经典力学的规律适用于宏观低速物体，不适用于微观高速粒子的运动，故经典力学不适应电子绕原子核的运动，故选B.

10．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

【答案】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。

11．经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是（　　）

A．由于经典力学有局限性，所以它是错误的

B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立

C．狭义相对论能描述微观粒子运动的规律

D．量子力学能描述微观粒子运动的规律

【答案】D

【解析】

相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形。

故A错误。

当物体的速度接近光速时，经典力学不成立，故B错误。

量子力学能够描述微观粒子运动的规律。

故C错误，D正确。

故选D。

12．经典力学不能适用下列哪些运动（　　）

A．火箭的发射

B．微观粒子的波动性

C．“勇气号”宇宙探测器在太空的运动

D．宇宙飞船绕地球的运动

【答案】B

【解析】经典力学适用宏观低速物体的运动，而不适应微观高速粒子的运动；则经典力学不能适用微观粒子的波动性，故选B.

13．关于经典力学和量子力学，下列说法中正确的是（　　）

A．不论是对宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的

B．量子力学适用于宏观物体的运动；经典力学适用于微观粒子的运动

C．经典力学适用于宏观物体的运动；量子力学适用于微观粒子的运动

D．上述说法都是错误的

【答案】C

【解析】A项：

经典力学适用于宏观世界和低速运动，对于微观世界和高速运动不再适用，故A错误；

B、C项：

经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动，故B错误，C正确。

14．经典力学不适用下列哪些运动（　　）

A．火箭的发射B．微观粒子的波动性

C．宇宙飞船绕地球的运动D．“勇气号宇宙探测器”

【答案】B

【解析】火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用。

对于微观的情形经典力学不适用，故B正确，ACD错误。

15．下面说法中正确的是（）

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．①③B．②④

C．①④D．②③

【答案】A

【解析】当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，故经典力学是适用的，故①正确；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有很大的不同，②错误；当普朗克常量不能忽略不计时，量子效应不能忽略，量子力学和经典力学的结论不同，故③正确，④错误；故选A.

16．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1/2时,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1/2时,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,根据爱因斯坦的引力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．①②B．③④C．①③D．②④

【答案】A

【解析】根据万有引力定律F=G

可知，当星球质量不变，半径变为原来的

时，引力将变为原来的4倍．故①正确．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

时，引力将大于原来的4倍．故②正确．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，这种差异将急剧增大所以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很大．故③、④错误．故选A．

17．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是（　　）

A．运动中的物体，其质量无法测量

B．物体的速度远小于光速，质量变化极小

C．物体的质量太大

D．物体质量并不随速度变化而变化

【答案】B

【解析】物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD错误。

所以B正确，ACD错误。

18．下列说法正确的是（）

A．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,物体的质量也不随运动状态而改变

B．在经典力学中,物体的质量随运动速度的增加而减小,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大

C．在经典力学中,物体的质量是不变的,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大

D．上述说法都是错误的

【答案】C

【解析】由相对论质量公式

可知物体的质量随速度的增大而增大；经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似．在狭义相对论的所有公式中，只要令v＜＜c，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ABD错误，C正确；故选C.

19．（多选）下列说法正确的是（　　）

A．经典力学中物体的质量是不变的

B．经典力学中的时间和空间是独立于物体及其运动的

C．万有引力定律适用于强作用力

D．物体的速度可以是任意值

【答案】AB

【解析】经典力学中物体的质量是不变的，而相对论认为物体的质量随速度发生变化。

故A正确；经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，故B正确；万有引力定律属于弱引力作用，不适用于强作用力，故C错误；根据相对论力学，物体的能量是不连续的，所以速度也是不连续的，故D错误；故选AB。

点睛：

本题考查的是经典力学的适用范围：

宏观低速物体；什么是经典力学，经典力学的基本假设即成立的基础：

其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定．

20．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

【答案】BCD

【解析】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；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；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.

21．对于公式

，下列说法中正确的是（　　）

A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量

B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用

C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动

D．通常由于物体的运动速度很小，故质量的变化引不起我们的感觉．在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化

【答案】CD

【解析】对于公式

，式中的m0是物体静止时的质量。

故A错误；当物体运动速度v＞0时，物体质量m＞m0，但是当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动。

故B错误，C正确；根据公式

，通常物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉。

在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化。

故D正确。

故选CD。

22．下列说法正确的是（）

A．哥白尼提出了“地心说”，牛顿总结出了万有引力定律

B．经典力学适用于宏观世界高速运动，量子力学适用于微观世界低速运动

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．万有引力定律不适用于强引力作用

【答案】CD

【解析】A、哥白尼提出了“日心说”，牛顿总结出了万有引力定律，故A错误；

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，故B错误；

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，故C正确；

D、万有引力定律属于弱引力作用，不适用于强作用力，故D正确；

故选CD。

23．在狭义相对论中，下列说法正确的有_________

A．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的

B．质量、长度的测量结果与物体相对观察者的相对运动状态无关

C．物体的质量永远不变

D．物体的能量与质量成正比

E．真空中光速在不同的惯性系中都是相同的

【答案】ADE

【解析】

狭义相对论的两个基本假设是：

光速不变原理和相对性原理；即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故A正确；根据狭义相对论，质量和长度会随着速度的改变而改变，故B错误；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，故C错误；根据E=mc2知，爱因斯坦质能方程给出了物体的能量与它的质量成正比关系，故D正确；在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值c，这叫光速不变原理，故E正确。

所以ADE正确，BC错误。

24．下列说法中正确的是_____

A．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置的

B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄

C．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆的长度总比杆静止时的长度短

D．调谐是电磁波发射应该经历的过程，调制是电磁波接收应该经历的过程

【答案】C;

【解析】

雷达是利用无线电波的反射来确定物体目标的仪器，A错误；根据公式

，双缝干涉条纹宽度正比于波长，红光波长比绿光大，它干涉条纹宽，B错误；相对论效应是对不同参考系而言的，相对地面高速运动的杆在自身参考系内测量就是静止的原长，而地面观察者测量时发现其长度变短，C正确；发射电磁波需要将低频信号加到高频信号上，此过程称为调制，接受到电磁波时，选择所需要的频率信号，称为调谐，D错误．

25．经典力学认为时间是________，质量是_________，空间是________．经典力学深入到高速领域将被______所代替，深入到微观领域将被________所代替．

【答案】绝对的不变的三维的相对论量子力学

【解析】

经典力学认为时间是绝对的，质量是不变的，空间是三维的，经典力学深入到高速领域将被相对论所代替，深入到微观领域将被量子力学所代替。

26．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?

【答案】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.

27．电子的静止质量为me，加速后的电子相对实验室的速度是

c（c为光速），在实验室中观察到的加速后电子的质量是多大？

【答案】1.67me

【解析】电子的静止质量为m，加速后的电子相对实验室的速度是

c，根据爱因斯坦的质速关系方程，有：

28．一个原来静止的电子，经高压加速后速度为v＝6×106m/s.问电子的质量是增大了还是减小了？

改变了百分之几？

【答案】增大了，0.02%

【解析】试题分析：

应用相对论有关相对论质量公进行分析求解。

根据爱因斯坦的狭义相对论得，运动后的质量增大了，且

，所以改变的百分比为

×100%＝0.02%。

29．如果真空中的光速为c＝3.0×108m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108m/s时，质量为3kg.当它的速度为1.8×108m/s时，质量为多少？

【答案】2.25kg

【解析】根据狭义相对论，

，

由题意知

，

所以

所以m2＝

m1＝2.25kg.

30．在粒子对撞机中,有一个电子经过高压加速,速度达到光速的0.5倍.试求此时电子的质量变为静止时的多少倍?

【答案】1.155倍

【解析】电子的静止质量为m，加速后的电子相对实验室的速度是0.5c，根据爱因斯坦的质速关系方程，有：

；