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高中物理人教版（2019）必修第二册同步讲练测
第七章 万有引力与宇宙航行
7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性
知识点1：相对论时空观
1.爱因斯坦的假设
①在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的。
②真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
2.几个结论
①两个事件是否同时发生，与参考系的选择有关；
②时间延缓效应：?T是在运动系统中测得的时间，?t是在运动系统外测得的时间；那么总有?T③长度收缩效应：l0是在运动系统中测得的长度，l是在运动系统外测得的长度，那么总有l知识点2：牛顿力学的成就与局限性
1.牛顿力学的成就：经典力学把天上物体和地上物体的运动统一起来，从力学上证明了自然界的多样性的统一，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。
2.牛顿力学的局限性：牛顿力学只适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的运动、宏观物体的高速运动，牛顿力学将受到限制，不再适用。
3.相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形。
例1.实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进．经典力学的解释令人满意吗?用什么理论来圆满地进行了解释?
【解析】按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符．经典力学也能作出一些解释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多．经典力学的解释不能令人满意．
?? 爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进还应有43’的附加值，同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时，如经过太阳附近时会发生偏转现象．并且都被观测证实.

1.关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（ ??）
A.?经典力学过时了，应该被量子力学所取代
B.?由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释
C.?人造卫星的运动不适合用经典力学来描述
D.?当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述
2.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
3.下列说法中正确的是（?? ）
A.?经典力学适用于微观领域质子、电子的运动
B.?经典力学适用于投出的篮球、人造卫星的运动
C.?经典力学可以解决自然界中涉及的所有物理学问题
D.?相对论与量子力学的出现，表示经典力学失去了意义
4.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?????
B.?相对论与量子力学否定了经典力学理论
C.?在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变????????????
D.?经典力学理论具有一定的局限性
5.关于物理学史的下列说法中不正确的是（?? ）
A.?法拉第通过实验研究确认真空中两点电荷之间相互作用力的规律
B.?电荷量 e 的数值最早由密立根测得
C.?卡文迪许首先较准确地测出了万有引力常量 G 的数值
D.?海王星是先由万有引力定律计算出位置，然后才观测到的
参考答案
1.【答案】 D
【解析】A．经典力学在低速宏观物理过程中适用，量子力学不可替代，A不符合题意；
B．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，B不符合题意；
C．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，C不符合题意；
D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述，D符合题意．
故答案为：D
2.【答案】 D
【解析】经典力学适应于宏观低速物体，不适应微观高速粒子，当物体的速度接近光速时，经典力学不再适用。
故答案为：D。
3.【答案】 B
【解析】A．经典力学适用于宏观低速物体的运动，而不适用于微观领域质子、电子的运动，A不符合题意；
B．经典力学适用于宏观低速物体的运动，即适用于投出的篮球、人造卫星的运动，B符合题意；
C．经典力学不能解决自然界中微观粒子以及高速运动的问题，C不符合题意；
D．相对论与量子力学并不否定经典力学理论，经典力学是相对论在低速（即物体的速度远远小于光速）的条件下的近似，D不符合题意。
故答案为：B。
4.【答案】 D
【解析】A．经典力学理论适应于宏观物体，不适应微观粒子，A不符合题意；
B．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，B不符合题意。C．在相对论中，物体的质量随运动状态而改变，在经典力学中，物体的质量与运动状态无关，C不符合题意。
D．经典力学理论具有一定的局限性，对高速微观粒子不适用，D符合题意。
故答案为：D
5.【答案】 A
【解析】A．库伦通过实验研究确认真空中两点电荷之间相互作用力的规律，A错误，符合题意；
B．电荷量 e 的数值最早由密立根测得，B正确，不符合题意；
C．卡文迪许首先较准确地测出了万有引力常量 G 的数值，C正确，不符合题意；
D．海王星是先由万有引力定律计算出位置，然后才观测到的，D正确，不符合题意。
故答案为：A。

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