专题66 经典力学的局限性第01期高中物理必修.docx
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专题66经典力学的局限性第01期高中物理必修
一、单选题
1.关于经典力学和相对论、量子力学的关系,下列说法正确的是()
A.经典力学和相对论、量子力学是各自独立的学说,互不相容
B.相对论、量子力学是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C.经典力学包括在相对论、量子力学中,经典力学是相对论、量子力学的特殊情形
D.经典力学包括相对论、量子力学,相对论、量子力学是经典力学的特殊情形
【答案】C
C、经典力学是狭义相对论在低速(v< 故选: C。 2.5月6日,我国第二发长征五号运载火箭已安全运抵海南文昌,于6月搭 载我国自主研发的实践十八号卫星发射升空,卫星将进行量子通信等试验验证。 则() A.经典力学认为长征五号速度越大,长度越大 B.经典力学认为实践十八号的速度越大,质量越大 C.虽然实践十八号在轨速度高达3.lkm/s,但经典力学依然可以精确描述其运动 D.经典力学也适用精确描述高速电子的运动及进行量子通信的研究 【答案】C 【解析】经典力学认为,物体的长度和质量与物体的速度无关,选项AB错误;经典力学适应于宏观低速物体,虽然实践十八号在轨速度高达3.1km/s,但经典力学依然可以精确描述其运动,选项C正确;经典力学适应于宏观低速物体,不适应微观的高速粒子,则经典力学不适用精确描述高速电子的运动及进行量子通信的研究,选项D错误;故选C. 3.2017年5月3日,中国科学技术大学潘建伟教授发布,利用高品质质量子点单光子源构建了世界首台单光子量子计算机。 关于经典力学与量子力学的适用范围,下列说法正确的是() A.从宏观物体到微观的光子,经典力学都可以描述其运动规律 B.从地面上的物体到天体的运动,都服从经典力学的规律 C.经典力学认为生命过程的持续时间与运动状态有关 D.量子力学不能用来描述高速电子的运动 【答案】B 【解析】经典力学不可描述微观粒子的运动规律,故A错误;从地面上的物体到天体的运动,都服从经典力学的规律,故B正确;经典力学认为生命过程的持续时间与运动状态无关,故C错误;量子力学能用来描述高速电子的运动,故D错误。 所以B正确,ACD错误。 4.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 【答案】D 5.如图所示,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,正方形金属框电阻为R,边长是L,自线框从左边界进入磁场时开始计时,在外力作用下由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度 进人磁场区域,t1时刻线框全部进入磁场.规定顺时针方向为感应电流I的正方向.外力大小为F,线框中电功率的瞬时值为P,通过导体横截面的电荷量为q,其中P-t图像为抛物线.则这些量随时间变化的关系正确的是() A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由线框进入磁场中切割磁感线,根据运动学公式可知速度与时间关系;再由法拉第电磁感应定律,可得出产生感应电动势与速度关系;由闭合电路欧姆定律来确定感应电流的大小,并由安培力公式可确定其大小与时间的关系;由牛顿第二定律来确定合力与时间的关系;最后电量、功率的表达式来分别得出各自与时间的关系. 解: A、线框切割磁感线,则有运动速度v=at,产生感应电动势E=BLv,所以产生感应电流 = ,故A错误; B、对线框受力分析,由牛顿第二定律,则有 解得: ,所以B错误; C、由功率表达式, ,所以C正确; D、由电量表达式,则有 ,所以D错误; 故选: C 点评: 解决本题的关键掌握运动学公式,并由各自表达式来进行推导,从而得出结论是否正确,以及掌握切割产生的感应电动势E=BLv.知道L为有效长度. 6.下列说法正确的是() A.第一次通过实验比较准确的测出万有引力常量的科学家是卡文迪许 B.做匀速圆周运动的物体,当它所受的合力突然减小一半时,它将做直线运动 C.经典力学适用于宏观高速物体 D.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量 【答案】A 7.经典力学有一定的适用范围和局限性,不适合用经典力学描述的运动是() A.子弹的飞行B.粒子接近光速的运动 C.列车的运行D.飞船绕地球的运行 【答案】B 【解析】经典力学的局限性是宏观物体及低速运动.当达到高速时,经典力学就不在适用. 子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运行都属低速,经典力学能适用,粒子接近光速运动,属于高速,而微观粒子的能量,则是微观粒子,所以经典力学就不在适用,故B正确. 8.以下关于相对论的说法,正确的是() A.观察者与光源相向运动时,观测到的光速大于 m/s B.在不同的惯性系中观测同一物体,尺寸都相同 C.对于同一个物理过程经历的时间,在任何惯性系中观测结果都相同 D.当物体相对某一惯性系高速运动时,其质量的观测值与速度大 小有关 【答案】D 【解析】根据狭义相对论,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的运动无关,故A错误;在不同的惯性系中测量同一物体的长度,测量值是不同的,故B错误;对于同一个物理过程经历的时间,在不同惯性系中观测结果是不相同的,选项C错误;当物体相对某一惯性系高速运动时,其质量的观测值与速度大小有关,选项D正确;故选D. 9.下列说法不符合物理学史实的是() A.开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研 究而来的 B.牛顿对引力常量 进行准确测定,并于1687年发表在其传世之作《自然哲学的数学原理》中 C.20世纪初,著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论,狭义相对论指出,质量要随着物体运动速度的增大而增大 D.20世纪的20年代建立了量子力学理论,它使人们认识到经典力学 理论一般不适用于微观粒子的运动 【答案】B 【解析】开普勒行星运动定律是开普勒在其导师第谷留下的观测记录的基础上整理和研究而来的,选项A正确;卡文迪许对引力常量 进行了准确的测定,选项B错误;20世纪初,著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论,狭义相对论指出,质量要随着物体运动速度的增大而增大,选项C正确;20世纪的20年代建立了量子力学理论,它使人们认识到经典力学理论一般不适用于微观粒子的运动,选项D正确;此题选择错误的选项,故选B. 10.关于物体的质量,下列说法正确的是() A.在经典力学中,物体的质量随运动速度的增大而增大 B.在经典力学中,物体的质量随运动速度的增大而减小 C.在狭义相对论中,物体的质量随运动速度的增大而增大 D.在狭义相对论中,物体的质量随运动速度的增大而减小 【答案】C 11.下列说法正确的是() A.相对论与量子力学的出现,表示经典力学已失去意义 B.对于宏观物体的高速运动问题,经典力学仍能适用 C.牛顿运动定律可以解决自然中所有的问题 D.相对论的创始人是爱因斯坦 【答案】D 【解析】A、相对论与量子力学的出现,是对微观的世界的解释,经典力学对宏观物体的低速的运动仍然有意义,故A错误; B、C、对于宏观物体的低速运动问题,经典力学仍能适用,对于宏观物体的高速运动问题,经典力学不再适用,故B、C错误; D、相对论的创始人是爱因斯坦,故D正确。 点睛: 该题考查经典力学的使用范围与相对论的创始人,属于对基础知识的考查,记住相应的知识点内容即可正确解答。 12.下列说法正确的是() A.经典力学中物体的质量是可变的 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引力作用 D.物体的速度可以是任意数值 【答案】B 13.下列说法不正确的是() A.经典时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在的 B.相对论时空观认为物体的长度和质量会随着物体的速度不同而不同 C.经典力学只适用于宏观物体、低速运动问题,不适用于高速运动的问题 D.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仍有很大的区别 【答案】D 【解析】 A、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A正确; B、相对论时空观认为物体的长度和质量会随着物体的速度不同而不同.故B正确; C、经典力学只适用于宏观物体、低速运动问题,不适用于高速运动(相对于光速)的问题,故C正确; D、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D不正确; 本题选择不正确的,故选: D. 14.牛顿运动定律不适用于下列哪些情况() A.研究原子中电子的运动 B.研究“神舟五号”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 【答案】A 【解析】 根据牛顿运动定律的适用范围: (1)只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低); (2)只适用于宏观物体,牛顿第二定律不适用于微观原子;(3)参照系应为惯性系,即可求解. 解: A、牛顿第二定律不适用于微观原子,故A正确; BCD都是宏观低速运动的物体(与光速比速度较低),牛顿运动定律都适用,故BCD错误. 故选A。 15.经典力学有一定的适用范围和局限性,不适合用经典力学描述的运动是() A、以300m/s飞行的子弹 B、以接近光速运动的电子 C、以300km/h高速运行的列车 D、以7.8km/s绕地球运行的“天宫一号” 【答案】B 【解析】 子弹的飞行、飞船绕地球的运行及列车的运行都属低速,经典力学能适用.而电子接近光速运动,则经典力学就不在适用,故B正确,ACD错误.故选B。 考点: 经典力学的局限性 【名师点睛】经典力学的局限性是宏观物体及低速运动.当达到高速时,经典力学就不在适用;当物体的速度接近光速时,从相对论角度来说,时间延长、空间缩短、质量增加. 16.关于经典力学的适用范围,正确的是() A.低速运动B.宏观物体 C.弱引力作用D.微观粒子 【答案】ABC 【解析】 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.所以选项ABC正确,D错误. 故选: ABC 17.对于经典力学理论,下列说法正确的是() A.经典力学能够解释微观粒子的规律性 B.经典力学取得了巨大成就,是普遍适用的 C.由于相对论与量子力学的提出,经典力学已失去意义 D.经典力学适用于宏观物体的低速运动问题,不适用于高速运动的问题 【答案】D 【解析】 经典力学的主要内容是牛顿的三大定律,所研究的对象是宏观物体的低速运动问题,而爱因斯坦的相对论则研究的是宏观物体高速运动问题,量子力学则研究微观粒子的运动问题,三者都有其存在的意义,三者相辅相成解释了宇宙中万物的运动规律。 所以本题正确选项为D. 考点: 经典力学的局限性。 18.关于人类对运动和力的认识,下列说法正确的是() A.亚里士多德发现运动的物体不需要力来维持。 B.伽利略认为轻重物体下落快慢相同,并通过实验测量出来重力加速度。 C.牛顿发现太阳与行星之间作用力的规律,并将其推广到任何两个物体之间。 D.在研究人造地球卫星的“高速”运动时,爱因斯坦的相对论与牛顿万有引力定律的计算结果有很大的差别。 【答案】C 【解析】 考点: 物理学史. 19.(2015•成都模拟)下列说法正确的是() A.穿过线圈的磁通量变化越大,线圈上产生的感应电动势越大 B.通过线圈的电流变化越快,线圈的自感系数越大 C.电场总是由变化的磁场产生的 D.真空中的光速在任何惯性系中测得的数值都相同 【答案】D 【解析】根据法拉第电磁感应定律,感应电动势与磁通量的变化率成正比;线圈的自感系数有线圈本身决定;静止电荷产生电场,运动的电荷可以产生磁场;根据爱因斯坦的狭义相对论,真空中的光速在任何惯性系中测得的数值都相同. 解: A、根据法拉第电磁感应定律,感应电动势与磁通量的变化率成正比,与磁通量的变化量无关,故A错误; B、线圈的自感系数有线圈本身的匝数、粗细、线圈面积决定,与电流无关,故B错误; C、电荷可以产生电场,不一定有变化的磁场产生,故C错误; D、根据爱因斯坦的狭义相对论,真空中的光速在任何惯性系中测得的数值都相同,故D正确; 故选: D. 点评: 本题考查了法拉第电磁感应定律、自感现象、麦克斯韦电磁场理论、爱因斯坦狭义相对论等、知识点多,难度小,关键多看书,记住基础知识. 20.(2015•成都模拟)如图为学校自备发电机在停电时为教学楼教室输电的示意图,发电机输出电压恒为220V,发电机到教学楼的输电线电阻用图中r等效替代.若使用中,在原来工作着的日光灯的基础上再增加教室开灯的盏数,则() A.整个电路的电阻将增大,干路电流将减小 B.因为发电机输出电压恒定,所以原来工作着的日光灯的亮度将不变 C.发电机的输出功率将减小 D.输电过程中的损失功率(即输电线路消耗的功率)将增大 【答案】D 解: A、增加教室开灯的盏数,即并联灯泡,总电阻减小,总电流增大,故A错误; B、根据欧姆定律可知,输电线上消耗的电压变大,则日光灯两端电压变小,亮度变暗,故B错误; C、发电机 的输出功率P=UI,电压不变,电流变大,输出功率变大,故C错误; D、电流电大,输电线电阻不变,根据P 可知,输电过程中的损失功率将增大,故D正确. 故选: D 点评: 本题为闭合电路欧姆定律中的动态分析问题,由程序法解析时,一般按照: 部分﹣整体﹣部分的思路进行分析. 21 .如图所示,真空中存在一个水平向左的匀强电场,场强大小为E。 一根不可伸长的绝缘细线长为l,细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点,把小球拉到使细线水平的位置A,由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向成θ=60°角的位置B时速度为零。 以下说法中正确的是() A.小球在B位置处于平衡状态 B.小球受到的重力与电场力的关系是 C.小球 将在AB之间往复运动,且幅度将一直不变 D.小球从A运动到B过程中,电场力对其做的功为 【答案】D 【解析】小球到达B点时速度为零,向心力为零,则沿细线方向合力为零,而小球有沿圆弧的切向分力,故在B点小球的合力不为零,不是平衡状态,故A错误;根据动能定理得: ,解得 ,故B错误;类比单摆,小球将在AB之间往复运动,能量守恒,振幅不变,故C正确;小球从A到B,沿电场线方向运动的有效距离 ,所以电场力做功 ,故D正确. 22.(2015•成都模拟)甲图中a、b是电流相等的两直线电流,乙图中c,d是电荷量相同的两正点电荷,O为两电流(或电荷)连线的中点,在o点正上方有一电子,“较小的速度v射向O点,不计重力.关于电子的运动,下列说法正确的是() A.甲图中的电子将做变速运动 B.乙图中的电子将做往复运动 C.乙图中的电子在向O点运动的过程中,加速度一定在减小 D.乙图中的电子在O点动能最大,电势能最小 【答案】BD B、乙图中,cd的连线上,O点上方的电场方向向上,O点下方的电场的方向向下,电子在O点上方受到的电场力的方向向下,在O点的下方受到的电场力的方向向上,所以电子先做加速运动,后做减速运动,将在某一范围内做往复运动.故B正确; C、乙图中,cd的连线上,O点的电场强度是0,O点上方的电场方向向上,O点下方的电场的方向向下,从O点向两边电场强度的电场线增大,后减小,所以乙图中的电子在向O点运动的过程中,加速度不一定在减小.故C错误; D、乙图中,cd的连线上,O点上方的电场方向向上,O点下方的电场的方向向下,所以O点的电势最高;电子带负电,乙图中的电子在O点动能最大,电势能最小.故D正确. 故选: BD 点评: 该题考查常见的磁场与常见电场的特点,这是考查的重点内容之一,要牢记. 23.(2015•浙江模拟)如图所示,三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上,设地球质量为M,半径为R,下列说法不正确的是() A.三颗卫星对地球引力的合力大小为 B.两颗卫星之间的引力大小为 C.一颗卫星对地球的引力大小为 D.地球对一颗卫星的引力大小为 【答案】AD 点评: 本题考查万有引力定律的基本运用,难度不大,知道互成120度三个大小相等的力合成,合力为零. 24.如下图所示,两段等长细线串接着两个质量相等的小球a、b,悬挂于O点.现在两个小球上分别加上水平方向的外力,其中作用在b球上的力大小为F、作用在a球上的力大小为2F,则此装置平衡时的位置可能是下列哪幅图() A. B. C. D. 【答案】C 【解析】以整体为研究对象,分析受力情况,确定上面绳子oa的方向,再以下面的小球为研究对象,分析受力,根据平衡条件确定下面绳子的方向. 解: 设每个球的质量为m,oa与ab和竖直方向的夹角分别为α、β. 以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图1,根据平衡条件可知,oa绳的方向不可能沿竖直方向,否则整体的合力不为零,不能保持平衡. 由平衡条件得: tanα= , 以b球为研究对象,分析受力情况,如图2,由平衡条件得: tanβ= ,则α<β.故C正确. 故选C. 点评: 本题一要灵活选择研究对象,二要分析受力.采用整体法和隔离法相结合的方法研究,比较简便. 25.(2015•绵阳模拟)“儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是悬点等高、完全相同的两根橡皮绳.质量为m的小明如图所示静止悬挂时,两橡皮绳的夹角为60°,则() A.每根橡皮绳的拉力为 mg B.若将悬点间距离变小,则每根橡皮绳所受拉力将变小 C.若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂,则小明此时加速度a=g D.若拴在腰间左右两侧的是悬点等高、完全相同的两根轻绳,则小明左侧轻绳在腰间断裂时,小明的加速度a=g 【答案】B B、根据共点力平衡得,2Fcosθ=mg,当悬点间的距离变小,则θ变小,cosθ变大,可知悬绳的拉力变小.故B正确. C、当左侧橡皮绳断裂,断裂的瞬间,右侧弹性绳的拉力不变,则重力和右侧绳拉力的合力与左侧绳初始时拉力大小相等,方向相反,根据平行四边形定则知,则合力大小为 ,加速度为 .故C、D错误. 故选: B. 点评: 本题关键是对小明受力分析后,根据三力平衡时,三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线来确定撤去一个力后的合力,再根据牛顿第二定律求解加速度 26.(2015•成都模拟)2014年3月8日,“马航”一架飞往北京的飞机与地面失去联系.人们根据赤道上同步卫星接收到的该飞机飞行时发出的“握手”电磁波信号频率的变化,利用电磁渡的多普勒效应,确定了该飞机是在向南航线而非向北航线上失踪、井最终在南印度洋坠毁的.若该飞机发出的“握手”电磁波信号频率为fo,且飞机黑匣子能够在飞机坠毁后发出37.5MHz的电磁波信号,则以下说法正确的是() A.飞机由北向正南方向飞向 赤道的过程中,同步卫星接收到的“握手”电磁波频率小于fo B.飞机由北向正南方向飞向赤道的过程中,同步卫星接收到的“握手”电磁波频率大于fo C.黑匣子发出的电磁波信号在由海水传到空气中时,频率将变大 D.黑匣子发出的电磁渡信号在由海水传到空气中时,波长将变长 【答案】BD 【解析】本题考查多普勒效应的原理,熟记多普勒的定义即可求解,同时掌握频率变化与运动间的关系.根据 由波速、波长及频率的关系分析该波的波长变化. 解: A、飞机由北向正南方向飞向赤道的过程中,若声源向同步卫星靠近,则同步卫星接收到声波的频率变大,所以同步卫星接收到的“握手”电磁波频率大于fo,故A错误,B正确; C、黑匣子发出的电磁波信号在由海水传到空气中时,频率不变,速度增大, 由C=λf得波长将变长,故C错误,D正确; 故选: BD. 点评: 多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的;掌握物理概念要一定要理解其真正意义. 27.(2015•绵阳模拟)北斗导航系统又被称为“双星定位系统”,具有导航、定位等功能,它在寻找马航MH370失联客机中起了很大的作用.“北斗”系统中两颗工作卫星均绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径均为r,某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置(如图所示).若卫星均顺时针运行,地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力.则() A.这两颗卫星的重力加速度大小相等,均为 B.卫星l由位置A运动至位置B所需的时间为 C.卫星l向后喷气就一定能追上卫星2 D.卫星1由位置A运动到位置B的过程中万有引力做正功 【答案】B 【解析】万有引力即卫星所受的合力,根据牛顿第二定律有 ,即 ,由因为 ,故这两颗卫星的重力加速度大小相等,均为 ,故A选项错误;万有引力提供圆周运动向心力 ,解得周期为 ,则卫星转60°所需时间为 = ,故B选项正确;卫星l向后喷气,则卫星1加速,万有引力不够提供向心力,做离心运动,离开原轨道,不会追上卫星2.故C错误;卫星从位置A运动到位置B,由于万有引力方向与速度方向垂直,万有引力不做功,故D错误。 考点: 万有引力定律的应用卫星变轨的问题 28.(2015•成都模拟)关于物理学史,下列说法正确的是() A.奥斯特发现了电磁感应现象 B.麦克斯韦提出了狭义相对论 C.赫兹首次用实验证实了电磁波的存在 D.伦琴利用γ射线拍摄了首张人体骨骼照片 【答案】C 故选: C. 点评: 本题考查物理学史,是常识性问题,对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆,这也是考试内容之一. 29.在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。 以下叙述中,正确的说法是() A.牛顿提出了万有引力定律 B.相对论的创立表明经典物理学已不再适用 C.卡文迪许建立了行星运动定律 D.哥白尼创立地心说 【答案】A 【解析】 牛顿提出了万有引力定律,A正确;相对论的创立表明经典物理学有适用范围,宏观、低速运动的物体经典物理学仍适用.故B错误.开普勒发现了行星运动规律,C错误;哥白尼创立了日心说,D错误 考点: 考查了物理学史 30.经典力学理论适用于解决() A.宏观高速问题B.微观低速问题C.宏观低速问题D.微观高速问题 【答案】C 【解析】 经典力学的局限性是宏观物体及低速运动.当达到高速时,经典力学就不在适用,C正确; 考点: 考查了经典力学适用范围 31.关于经典时空观和相对论时空观,下列说法错误的是() A.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 B.相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系 C.经典力学只适用于宏观物体、低速运动问题,不适用于高速运动的问题 D.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仍有很大的区别 【答案】D 【解析】 考点: 经典的时空观与相对论时空观的区别与联系。 32.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.经典力学理论的成立具有一定的局限性 C.在经典力学中,物体的质量不随
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