時間和空間知到章節(jié)答案智慧樹2023年中國科學技術大學

時間和空間知到章節(jié)測試答案智慧樹2023年最新中國科學技術大學緒論單元測試

WhichofthefollowingtopicsisNOTcoveredinthiscourse?（

）。

參考答案:

Thethermodynamicsofblackhole

第一章測試

Whichistheweakestinthefourfundamentalinteractions?（）。

參考答案:

Gravitation

Whichinteractiondoesphotonmediate?（）。

參考答案:

Electromagnetism

WhichisthecorrectformofNewton’sinversesquaregravitylaw?（）。

參考答案:

Gravityisuniversalbecausetherearenonegativegravitationalcharge.（）

參考答案:

錯

Whichofthefourfundamentalinteractionsarelongdistanceforce?（）。

參考答案:

Gravitation;Electromagnetism

Whichisthecorrectformoftheimportantratiointhissection?（）。

參考答案:

Whichofthefollowinghasthestrongestgravitationalenvironment?（）。

參考答案:

StrandofDNA

Ouruniverseisastronggravitysystem.（）

參考答案:

對

Whichofthefollowingstatementaboutblackholesiscorrect?（）。

參考答案:

Theireventhorizonis.

Whichofthefollowingstatementaboutgravitationalwavesiscorrect?（）。

參考答案:

asystemconsistingoftwoblackholes(orBH-star)incloseorbitaroundeachothercangenerategravitationalwaves;GW150914isthefirstgravitationalwavesignalhumanobserved.;Gravitationalwavescanpropagatewiththespeedoflight.

第二章測試

Inagravitationalfield,allbodieswiththesameinitialconditionsfollowthesamecurveinspaceandtime.（）

參考答案:

對

Whichisthecorrectformofsumofinterioranglesforatriangleonasphere?（）。

參考答案:

Whichisrangeofsumofinterioranglesforatriangleonasphere?（）。

參考答案:

Whichiscorrectformoftheratioofthecircumferencetotheradiusofacircleonasphere?（）。

參考答案:

Forsomegeometry,thesumoftheinteriorangleofatrianglecanbesmallerthan180degree.（）

參考答案:

對

Thelineelementforageometrymustbepositivedefinite.（）

參考答案:

對

WhichiscorrectformofthelineelementforpolarcoordiantesintheEuclideangeometryofaplane?（）。

參考答案:

Whatisthedistancebetweentwopointandonasphereofradiusa?(assuming)（）。

參考答案:

Thegeometrywiththelineelementisaxisymmetricaboutaaxis.（）

參考答案:

對

Whatisthecircumferenceofacircleofconstantonageometrywiththelineelement（）。

參考答案:

第三章測試

Ifthemotionofagivenparticlesatistiesinsomereferenceframe,thenthisframeiscalledainertialframe.（）

參考答案:

錯

Ifreferenceframe(x,y,z)isainertialframeinNewtoniangravity,thenwhichofthefollowingtransformationsalsogiveineritalframe（）。

參考答案:

;;

WhichofthefollowingtransformationdoesnotbelongtoGalileantransformation?（）。

參考答案:

WhichisthecorrectformofgravitationalpotentialforpointmassM?（）。

參考答案:

WhatisthestrengthofgravitationalinteractionbetweentwospheresR1ofmassm1,m2andR1,R2,seperatedbyr?（）。

參考答案:

Whichofthefollowingstatementabouttherelationshipbetweengravitationalforceandgravitationalpotentialiscorrect?（）。

參考答案:

Gravitationalforcepointsatthedirectinwhichgraviattionalpotentialdecrease.;Largegradientofgravitationalpotentialmeanslargegravitationalforce.

Themassappearinginwhichofthefollowingexpressionisgravitationalmass?（）。

參考答案:

InNewtoniangravity,wehavetheassumptionthatgravitationalmassandinertialmassareequaltoeachother.（）

參考答案:

對

Foraparticleofmassm,movinginapotentialV(x),what'sthecorrectformofitsLagrangian?（）。

參考答案:

WhatistheequationofmotionfortheLagrangian?（）。

參考答案:

第四章測試

TheMaxwellequationstakethesameformineveryinertialframeofNewtonianmechanics.（）

參考答案:

錯

WhichofthefollowingstatementabouttheMichelson-Morleyexperimentarecorrect?（）。

參考答案:

null

Whichofthefollowingstatementaboutthefollowingspacetimediagramarecorrect?（）。

參考答案:

ParticleBmovesfasteratpointIthanpointII.;ParticleAandparticleBaregettingclosertoeachother.

Whichofthefollowingstatementaboutthefollowinglightclockexperimentarecorrect?（）。

參考答案:

Intheleftpanel,theperiodofpulseis.;Intherightpanel,theperiodofpulsesatisfies.

WhichofthefollowinglineelementcanNOTdescribeMinkowskigeometry?（）。

參考答案:

.

Whichsetofpoints(ct,x,y,z)aretimelikeseparated?（）。

參考答案:

A(0,0,1,0)andB(2,1,0,0).

Twotwins,AliceandBob,startfromrestatonepointinspaceattimet1inaninertialframe.Alicemovesawayfromthestartingpointbutlaterreturnstorestatthesamepointattimet2.Bobremainsatrestatthestartingpoint.Whichofthefollowingstatementiscorrect?（）。

參考答案:

AliceageslessthanBob.

AccordingthespacetimediagramoftwoframesO(x,ct)andO'(x',ct'),whichofthefollowingstatementarecorrect?（）。

參考答案:

null

ReferenceBmovesawayfromreferenceAatthespeedof0.6c.InreferenceframeA,arulerisstatic,anditslengthis1m.WhatisthelengthofthisrulermeasuedinreferenceB?（）。

參考答案:

0.8m.

Aflashlightisstaticonatrainmovingat0.8c.Whatisthespeedoflightmeasuredbypeoplestandingonthegroundbesidethistrain?（）。

參考答案:

c.

第五章測試

Assuminga=(2,1,3,0),b=(1,2,1,4),whatistheresultfora*b?(Herewehaveη=diag(-1,1,1,1))（）。

參考答案:

3.

WhichofthefollowingisNOTafourvector?（）。

參考答案:

.

Assuming,whatisthecorrespondingfourvelocity?(Hereweassumec=1)（）。

參考答案:

.

Foraone-dimensionalmovingparticlesatisfying

,

whatisitsfourvelocity?（）。

參考答案:

.

Foraone-dimensionalmovingparticlesatisfying

,

supposingitsmassism,whatisitsfourforce?（）。

參考答案:

.

Aparticleofmassmhitanotherparticleofmass2matspeedv.Ifthecollisioniselastic,whatisthetotalenergyofthesystemafterthecollision?（）。

參考答案:

.

Theworldlineofafreeparticlebetweentwotimelikeseparatedpointsextremizesthepropertimebetweenthem.（）

參考答案:

對

Asourceanddetectorarespacedacertainangleφapartontheedgeofarotatingdisk.Thesourceemitsradiationatafrequencyωinitsinstantaneousrestframe.Whatfrequencyistheradiationdetectedat?（）。

參考答案:

ω.

Arockettravelstowardtheearthwithaspeedof0.8c.Ifthisrocketemitssignaloffrequencyω,what'sthefrequencymeasuredbypeopleontheearth?（）。

參考答案:

3ω.

ReferenceBmovesalongthex-axisofreferenceAatspeedv.WhenreferenceAemitsabeamoflightatydirection,theanglebetweenthelightandx'-axisdetectedbyreferenceBis53degrees.Ifwewantthisangletodecreaseto37degrees,howfastshouldreferenceBmove?（）。

參考答案:

(4/3)v.

第六章測試

Whichofthefollowingstatementsarecorrect?（）。

參考答案:

Theequalityofgravitationalandinertialmassisoneofthemostaccuratelytestedprinciplesinallphysics.;Einstein’sequivalenceprinciplesaysthat,thereisnoexperimentthatcandistinguishauniformaccelerationfromauniformgravitationalfield.;IntheEotvosexperiment,thesystemcanbebalancedatrestshowstheequivalenceofgravitationalandinertialmass.;TheEotvosexperimentisafamousexperimentofthetestofequivalenceprinciple.

Assumingtheaccelerationofgravityatthesurfaceoftheearth,howwidetheelevatorhavetobeforethelightraytofallby1mmoverthecourseofitstransit?（）。

參考答案:

.

Inaskydivingactivity,youjumpoutsidethesamestaticplane3safterProf.Caijump.Accordingtotheequivalenceprinciple,whoofyoutwohaveaheartjumpingfaster?(Consideridealscenariohere)（）。

參考答案:

Prof.Cai.

Bytestingthegravitationalredshift,wecandistinguishbetweenNewtoniangravityandEinstein'sgravity.（）

參考答案:

對

ForasphericalstarofmassMandradiusR,thegravitationalpotentialatthesurfaceis-GM/R,andthegravitationalpotentialfarawayiszero.Whenabeamoflightisemittedataratefromthesurface,whatistheratioofitsfrequencyatspatialinfinityandatthesurface?（）。

參考答案:

.

Insideaspaceshuttle,twoping-pongballsareatrest,separatedbys,asshowninthefigure.TheperiodofthespaceshuttleisPandtheradiusoftheearthisR.Aftertimeperiodδtaftertheirrelease,theirseperationbecomess+δs,thenwhichofthefollowingstatementsaretrue?(Assumingtheconditions<<R)（）。

參考答案:

null

TheoperationoftheGPSsystemreliesontheaccuratetimemeasurementofsatelliteclock,andthusweneedtotakeintoaccountthegeneralrelativitycorrectioninGPSsystem.（）

參考答案:

對

Ingeneralrelativity,thelineelementofasphericalstarofmassMandradiusRhastheform

.

Whatisthegravitationalpotentialofthisfieldwhere?（）。

參考答案:

.

Theformula

alsoholdsinstrongfieldanddynamicfieldscenario.（）

參考答案:

錯

Theformula

containsthecontributionofbothspecialrelativityandgeneralrelativity.（）

參考答案:

對

第七章測試

Whichofthefollowingstatementsaboutcoordiantesarecorrect?（）。

參考答案:

null

WhichofthefollowingstatementsaboutthePenrosediagramforMinkowskispacetimeinNOTcorrect?（）。

參考答案:

spatialinfinity.

Consideringthedegreeoffreedomcorrespondingtocoordiantetransformation,whatisthenumberofindependentfunctionsassociatedwithametric?（）。

參考答案:

6.

Whichofthefollowingcanbeaphysicallyallowedmetric?（）。

參考答案:

.

Whenweworkwithorthonormalbases,thismeansweareworkingwithlocalLorentzframe.（）

參考答案:

錯

Inthiswormholespacetime,whichpointistheclosesttothepointr=10b?（）。

參考答案:

Pointr=5b.

Whichofthefollowingstatementsiscorrect?（）。

參考答案:

Thebaseschosenhereisbothorthonormalbasesandcoordiantebases.

Giventhemetricform

,

andfourvector,whatistheresultfor?（）。

參考答案:

.

Whichofthefollowingcanbethenormalvectorofanullsurface?（）。

參考答案:

(1,1,0,0).

In4Dspacetime,thenormalvectorofaspacelike3D-surfaceistimelike,andthenormalvectorofatimelike3D-surfaceisspacelike.（）

參考答案:

錯

第八章測試

Whichofthefollowingaboutvarianceprincipleandgeodesicarecorrect?（）。

參考答案:

Geodesicisakindofanalogyofstraightlineincurvedspacetime.;Theworldlineofafreeparticlebetweentwotimelikeseparatedpointsextremizesthepropertimebetweenthem.;Thedistancealongalightrayiszero.

Whichofthefollowingarecorrectformofgeodesicsoftheplaneinpolarcoordinates?（）。

參考答案:

.;.

Thesolutionsforthegeodesicequationsforatwo-dimensionalflatplanearethestraightlines.（）

參考答案:

對

Fromthegeodesicequation

,

whatistheChristoffelsymbol?（）。

參考答案:

.

AboutthesymmetricityofChristoffelsymbol,whichstatementiscorrect?（）。

參考答案:

βandγaresymmetric.

TheChristoffelsymbolsareequaltozeroinflatspacetime.（）

參考答案:

錯

Forthespacetimemetric

,

whichofthefollowingcalculationsarecorrect?（）。

參考答案:

.;.

Forawormholegeometry

,

wehavetheradialequationofmotion

.

Foraradialmovingparticlewithinitialvelocity,howmuchtimeittakesforthisparticletomovefromr=r1ror=r2?(r1>r2)（）。

參考答案:

.

Thepropertimefornullgeodesicisalwayszero.（）

參考答案:

對

Incurvedspacetime,thetrajectoryoflightisbentbythegravitationalfield.（）

參考答案:

對

第九章測試

WhichofthefollowingstatementsarecorrectabouttheSchwarzschildsolution?（）。

參考答案:

Thissolutionisderivedinahospital.;Thisisthefirstexactsolutionofgeneralrelativity.;Itisasphericallysymmetricsolution.

WhichofthefollowingareKillingvectorsinSchwarzschildgeometry?（）。

參考答案:

.;.

WhichofthefollowingstatementsarecorrectabouttheSchwarzschildsolution?（）。

參考答案:

Itisastaticsolution.;Ithasaphysicalsingularityatr=0.

Themassofthesunis.EstimatetheSchwarzschildradiusofthesun?（）。

參考答案:

3km.

Abeamoflightoffrequencyωmeasuredbystationaryobserverisemittedatradiusr=4M.Atwhatradiusitsfrequencymeasuredbystationaryobserverreducestoω/2?（）。

參考答案:

8M/3.

WhichofthefollowingistheconservedquantitycorrespondingtimeindependenceinSchwarzschildgeometry?（）。

參考答案:

.

WhichofthefollowingstatementsaboutmassiveparticlemovementinSchwazschildgeometryiscorrect?（）。

參考答案:

ParticlewithE=0.02willturnbacktothespatialinfinity.

WhichofthefollowingstatementsiscorrectaboutlightdeflectioninSchwarzschildgeometry?（）。

參考答案:

Thedeflectionanglebecomeslargerwithaheaviercentralstar.

WhichofthefollowingstatementsiscorrectaboutlightrayorbitsinSchwarzschildgeometry?（）。

參考答案:

Thereisastablecircularorbitr=6M.

Theprecessionoftheperihelionandthelightdeflectionprovideuswithpossiblemethodofgravitationaltheoryexamination.（）

參考答案:

對

第十章測試

AgravitationaltheorymusthavecorrectNewtonianlimit.（）

參考答案:

對

Gravitationalredshiftexperimentisanimportantprobeoftheequivalenceprinciple.（）

參考答案:

對

WhatisthePPNparameterspredictedbygeneralrelativity?（）。

參考答案:

.

Whichofthefollowingisnotsolarsystemtestofgeneralrelativity?（）。

參考答案:

themergerofbinaryblackhole.

WhichofthefollowingcanbeusedtomeasurePPNparameterγ?（）。

參考答案:

thetimedelayoflight.;thedeflectionoflight.;theprecessionoftheperihelionofaplanetaryorbit.

WhichofthefollowingcanbeusedtomeasurePPNparameterβ?（）。

參考答案:

theprecessionoftheperihelionofaplanetaryorbit.

Whichofthefollowinghasthebiggestinfluencetotheprecisionofgravitationalredshiftexperiment?（）。

參考答案:

Dopplereffect.

Whyweneedthemoonhereinthelightdeflectexperiment?（）。

參考答案:

null

WhyweusedMercuryfortheobservationofperihelionprecession?（）。

參考答案:

null

GeneralrelativityistheonlygravitationaltheorywithPPNparameterβ=1andγ=1.（）

參考答案:

錯

第十一章測試

Whatwillmetric

beafterthecoordinatetransformation?（）。

參考答案:

.

WhichofthefollowingarecorrectaboutthesingularityofSchwarzschildspacetime?（）。

參考答案:

Thesingularityatr=0isaphysicalsingularity.;Thesingularityatr=2Misacoordiantesingularity.

WhichofthefollowingisNOTworldlinesforradiallightrays?（）。

參考答案:

.

WhichofthefollowingiscorrectabouttheSchwarzschildmetric?（）。

參考答案:

Youwillneverbeabletoreachr=0.;Youwillbeabletocrossr=2Mforatmostonce.

Oneobserverfollowsthesurfaceofacollapsingstar,andsendsoutlightsignalsatequalpropertimeintervalsaccordingtoaclockfallingwiththesurface.Anotherobserverreceivesthesesignalsfarawayfromthisthisstar.Whichofthefollowingstatementsarecorrect?（）。

參考答案:

null

Theformationofablackhole.Whichofthefollowingarecorrectdescriptionofthepicture?（）。

參考答案:

Theorientationofthefuturelightconesatdifferentradiiont=constsurface.;Theworldlineofanobserverfallingfreelythroughthehorizonandintothesingularity.;Thebottomsurfaceistheworldsheetsweptoutbythesurfaceofthecollapsingstarasitprogressestoasingularity.;TheverticalcylinderisthehorizonattheSchwarzschildradius.

WhichofthefollowingiscorrectabouttheKruskaldiagramsforSchwarzschildgeometry?（）。

參考答案:

a:singularity,b:eventhorizon,c:timellikeworldline,d:constantrline.

WhichofthefollowingiscorrectaboutthePenrosediagramforSchwarzschildgeometry?（）。

參考答案:

a:singularity,b:eventhorizon,c:futurenullinfinity,d:spacelikeinfinity.

WhichofthefollowingmetriccanNOTdescribeSchwarzschildspacetime?（）。

參考答案:

.

Whichofthefollowingstatementsaboutthecoordinatechoicearecorrect?（）。

參考答案:

InsomerespectsthecausalpropertiesoftheSchwarzschildblackholearemoredirectlyrevealedinKruskal-SzekerescoordinatesthanintheEddingtong-Finkelsteinones.;Kruskal-Szekerescoordinatesarethebasisforotherusefulrepresentationsofblack-holegeometry.

第十二章測試

Whichofthefollowingastrophysicalobjectstypicallytheheaviest?（）。

參考答案:

Blackholeingalaxycenters.

WhatisthetypicalmassofblackholeinX-raybinaries?（）。

參考答案:

.

PBHwithmass（）evaporatetoday。

參考答案:

.;.;.

Whatisthetypicalfrequencybandofblackhole-neutralstarmerger?（）。

參考答案:

X-rayband.

Themassfunctionofbinaryblackholemergerdependsontheangleofinclinationoftheorbitalplanetothelineofsight.（）

參考答案:

對

Whatisthecorrectformofthefrequencycalculationofbinaryblackholemerger?（）。

參考答案:

.

WhichofthefollowingiscorrectaboutthefeatureofActiveGalaticNuclei?（）。

參考答案:

Theyhaveopticalorradiojetsoutflowingmatter.;Theirspectrumisbroadandnonthermal.;Theirluminosityisveryhigh.

Hawkingradiationresultsfromvacuumfluctuationscreatingparticle-antiparticlepairinthevicintyofBHhorizon.（）

參考答案:

對

WhichofthefollowingstatementsaboutHawkingradiationiscorrect?（）。

參考答案:

null

第十三章測試

Accordingtotheweakversionofcosmiccensroshipconjecture,whereofthefollowinganakedsingularityisallowed?（）。

參考答案:

thestartofthebigbang.

Accordingtothestrongversionofcosmiccensorshipconjecture,theclassicalfateofallobserversshoulebepredictablefrominitialdata.（）

參考答案:

對

WhichofthefollowingisthecorrectdescriptionofKerrblackhole?（）。

參考答案:

null

WhichofthefollowingsoftwaremayhelpyoutogettheKerrsolutionanalytically?（）。

參考答案:

Mathematica.

WhichofthefollowingstatementaboutthesymmetrypropertiesandKillingfieldsaboutKerrblackholearecorrect?（）。

參考答案:

Ithas2independentKillingfields.;isaKillingfieldofthespacetimerelatedtostationalsymmetry.;SchwarzschildspacetimehasbettersymmetrythanKerrspacetime.

WhichofthefollowingstatementaboutthesymmetrypropertiesandKillingfieldsaboutKerrblackholearecorrect?（）。

參考答案:

SchwarzschildspacetimehasbettersymmetrythanKerrspacetime.;Ithas2independentKillingfields.;isaKillingfieldofthespacetimerelatedtostationalsymmetry.

WhichofthefollowingstatementaboutthecoordinatesingularityofKerrspacetimearecorrect?（）。

ThemetricofKerrgeometryisgivenby

where

參考答案:

Therearecoordinatesingularitieswhere?vanishes.;ThecoordinatesingularityofKerrspacetimeisjustlikethesingularityinSchwarzschildcoordinatesattheSchwarzschildradius.;Therearetwocoordinatesingularitiesat.

WhereistherealsingularitiesofKerrspacetime?（）。

參考答案:

.

SchwarzschildsolutionandKerrsolutionaretheonlyallowedvacuumsolution.（）

參考答案:

錯

WhichofthefollowingstatementaboutKerrblackholeiscorrect?（

）。

參考答案:

ThissolutionwasgivenbyKerr.

第十四章測試

Whichofthefollowingstatementsaboutgravitationalwavesarecorrect?（）。

參考答案:

null

Ourcalculationinthissectionrequiresthatthegravitationalwaveisonlyasmallperturbation.（）

參考答案:

對

ThereisoneparticleAatorigin(0,0,0),andanotherparticleBat(1,0,0).Abeamofgravitationalwavepropagatealongzaxis,andtheamplitudeofthisgravitationalwaveis0.8.Whichofthefollowingstatementsarecorrect?（）。

參考答案:

null

ThereisoneparticleAatorigin(0,0,0),andanotherparticleBat(0,0,1).Abeamofgravitationalwavepropagatealongzaxis,andtheamplitudeofthisgravitationalwaveis0.8.Whichofthefollowingstatementsarecorrect?（）。

參考答案:

null

Whichofthefollowingfigureshowthegravitationalwavedescribedbythismetric?（）。

參考答案:

.

Forabeamofgravitationalwavepropagatingalongzaxis,howmanyindependentpolarizationsdoesithave?（）。

參考答案:

2.

Whichofthefollowingmetriccandescribegravitationalwavepropagatingalongydirection?（）。

參考答案:

.

IfthearmlengthofLIGOis4km,andtheamplitudeofthegravitationalwaveis.Trytoestimatethedistancechange?（）。

參考答案:

.

Whichofthefollowingarecorrectaboutthegravitationalwavedetection?（）。

參考答案:

WhenL1getslarger,L2getssmalleratthesametime.;Theorientationofthisequipmentplayaroleinthefinalsignalreceived.;Thedistancechangeisdetectedbylaserinterference.

Whichofthefollowingarecorrectaboutgravitationalwaves?（）。

參考答案:

GWcancarryenergytopropagate.;Theypropagatewiththespeedoflight.;TheenergydensityofGWisdefinedasanaverageoverservalwavelengths.

第十五章測試

Cosmologicalprinciplesaysthattheuniverseisisotropic(thesameinonedirectionasinanyother)andhomogeneous(thesameinoneplaceasinanyother).（）

參考答案:

對

Whichofthefollowingarecorrect?（）。

參考答案:

TheFriedmannequationswerederivedin1923.;metricassumesthatouruniverseisspatiallyflat.;theFriedmannequation,conservationequationandequationofstateareindependentfromeachother.

Whichofthefollowingarecorrectaboutthebasicobserv