高中物理 第15章 第3、4節(jié)狹義相對(duì)論的其他結(jié)論廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介檢測(cè)試題 新人教版選修3-4

【成才之路】-學(xué)年高中物理第15章第3、4節(jié)狹義相對(duì)論的其他結(jié)論廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介檢測(cè)試題新人教版選修3-4基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1.如果你以接近于光速的速度朝一星體飛行(如圖)，你是否可以根據(jù)下述變化發(fā)覺自己是在運(yùn)動(dòng)()A．你的質(zhì)量在增加B．你的心臟跳動(dòng)在慢下來C．你在變小D．你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度答案：D2．(福州八縣一中～高二下學(xué)期期末聯(lián)考)以下說法正確的是()A．根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，我們之前所學(xué)的物理知識(shí)、規(guī)律都是錯(cuò)誤的B．愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，表明任何物體的能量都與其質(zhì)量成正比C．牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速的物體D．若在一艘正以光速前進(jìn)的飛船上，沿著前進(jìn)方向發(fā)出一束激光，則在地面上觀測(cè)這束激光，它的速度將是光速的兩倍答案：C3．設(shè)想有一艘飛船以v＝0.8c的速度在地球上空飛行，如果這時(shí)從飛船上沿其運(yùn)動(dòng)方向拋出一物體，該物體相對(duì)于飛船的速度為0.9A．1.7c B．0.1C．0.99c 答案：C解析：根據(jù)相對(duì)論速度變換公式：u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))，得u＝eq\f(0.8c＋0.9c,1＋\f(0.8c×0.9c,c2))＝0.99c，故選項(xiàng)C正確。4．一艘大船在平靜的大洋中勻速行駛，一個(gè)人在其密閉的船艙內(nèi)向各個(gè)不同的方向做立定跳遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)，并想由此來判斷船航行的方向，假設(shè)他每次做的功相同，下列說法正確的是()A．如果向東跳得最遠(yuǎn)，則船向東行駛B．如果向東跳得最近，則船向東行駛C．他向各個(gè)方向跳的最大距離相同，不能由此判斷船行方向D．他向各個(gè)方向跳的最大距離不同，但不能由此判斷船行方向答案：C解析：根據(jù)廣義相對(duì)性原理可判C選項(xiàng)正確。5．下列說法中正確的是()A．物體的引力使光線彎曲B．光線彎曲的原因是介質(zhì)不均勻而非引力作用C．在強(qiáng)引力的星球附近，時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢D．廣義相對(duì)論可以解釋引力紅移現(xiàn)象答案：ACD解析：根據(jù)廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論可知，選項(xiàng)A、C、D正確，B錯(cuò)誤。6．用著名的公式E＝mc2(c是光速)，可以計(jì)算核反應(yīng)堆中為了產(chǎn)生一定的能量所需消耗的質(zhì)量。下面的哪種說法是正確的()A．同樣的公式E＝mc2也可以用來計(jì)算一個(gè)手電筒發(fā)出一定能量光時(shí)所丟失的質(zhì)量B．公式E＝mc2適用于核反應(yīng)堆中的核能，不適用于電池中的化學(xué)能C．只適用于計(jì)算核反應(yīng)堆中為了產(chǎn)生一定的能量所需消耗的質(zhì)量D．公式E＝mc2適用于任何類型的能量答案：AD二、非選擇題7．電子的靜止質(zhì)量m0＝9.11×10－31kg，經(jīng)電壓加速后速率為0.94答案：2.69×10－30解析：由狹義相對(duì)論知m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))＝eq\f(9.11×10－31,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.94c,c)))2))kg＝2.69×10－30kg8．有人說物體燃燒釋放出的能量就是靜質(zhì)能(m0c2)。又有人說核反應(yīng)釋放出的能量就等于靜質(zhì)能(m0c答案：不對(duì)解析：1kg汽油所包含的靜質(zhì)能是9×1016J，而1kg汽油的燃燒值為4.6×107J,這只是靜質(zhì)能的二十億分之一，而核能約占它總靜質(zhì)能的8.5%，因而物體燃燒、核反應(yīng)釋放出的能量都只是靜質(zhì)能中極小的一部分。能力提升一、選擇題(1、2題為單選題，3、4題為多選題)1．(河北衡水中學(xué)～學(xué)年高二下學(xué)期二調(diào))關(guān)于相對(duì)論，下列說法正確的是()A．狹義相對(duì)論認(rèn)為，如果物體在地面上靜止不動(dòng)，任何人在任何參考系里面測(cè)出物體的長(zhǎng)度都是一樣的B．狹義相對(duì)論認(rèn)為，對(duì)于一切物理規(guī)律，所有的參考系都是平權(quán)的C．狹義相對(duì)論認(rèn)為相對(duì)于觀察者靜止的鐘走得是最慢的D．廣義相對(duì)論認(rèn)為一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系和一個(gè)均勻的引力場(chǎng)是等效的答案：D解析：根據(jù)尺縮效應(yīng)，相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的尺子會(huì)變短，如果物體在地面上靜止不動(dòng)，在相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的參考系里面測(cè)出物體的長(zhǎng)度和在地面上測(cè)出物體的長(zhǎng)度是不一樣的，故A錯(cuò)誤；狹義相對(duì)論認(rèn)為，一切的慣性參考系都是平權(quán)的，即物理規(guī)律的形式在任何的慣性參考系中是相同的，故B錯(cuò)誤；根據(jù)鐘慢效應(yīng)運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走得慢，狹義相對(duì)論認(rèn)為相對(duì)于觀察者靜止的鐘走得最快，故C錯(cuò)誤；廣義相對(duì)論是一種新的時(shí)空與引力的理論，廣義相對(duì)論認(rèn)為一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系和一個(gè)均勻的引力場(chǎng)是等效的，故D正確。2．回旋加速器給帶電粒子加速時(shí)，不能把粒子的速度無限制地增大，其原因是()A．加速器功率有限，不能提供足夠大的能量B．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生磁感強(qiáng)度足夠大的磁場(chǎng)C．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大的電場(chǎng)D．速度增大使粒子質(zhì)量增大，粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速答案：D解析：回旋加速器中帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期為T＝eq\f(2πm,qB)，當(dāng)粒子速度比較小時(shí)，可以認(rèn)為其質(zhì)量是不變的，那么其周期也不變。但當(dāng)粒子的速度很大，接近光速時(shí)，其質(zhì)量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯變化，粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速。3．下列說法中正確的是()A．在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的，這就是廣義相對(duì)性原理B．在不同的參考系中，物理規(guī)律都是不同的，例如牛頓定律僅適用于慣性參考系C．一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)，這就是著名的等效原理D．一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)，這就是著名的等效原理答案：AD解析：根據(jù)廣義相對(duì)性原理和等效原理可知，選項(xiàng)A、D正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)狹義相對(duì)論兩個(gè)基本假設(shè)可知，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。4．一個(gè)物體靜止時(shí)質(zhì)量為m0，能量為E0，速度為v時(shí)，質(zhì)量為m，能量為E，動(dòng)能為Ek，下列說法正確的是()A．物體速度為v時(shí)能量E＝mc2B．物體速度為v時(shí)動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mc2C．物體速度為v時(shí)的動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2D．物體速度為v時(shí)的動(dòng)能Ek＝(m－m0)c2答案：AD解析：物體具有的質(zhì)量與質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量稱為質(zhì)能，E＝mc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，物體吸收或放出能量，則對(duì)應(yīng)的質(zhì)量會(huì)增加或減少，故選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。二、非選擇題5．(1)冥王星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的線速率為4.83×103(2)星際火箭以0.8c答案：(1)99.9999%(2)0.6倍解析：設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為m0，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m，由公式m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2))可得eq\f(m0,m)＝eq\f(m0,\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4.83×103,3.0×108)))2)))×100%＝99.9999%(2)設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為m′0，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m′，則eq\f(m′0,m′)＝eq\f(m0,\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.8c,c)))2)))＝0.6倍。6．設(shè)想地球上有一觀察者測(cè)得一宇宙飛船以0.60c的速率向東飛行，5.0s后該飛船將與一個(gè)以0.80(1)飛船中的人測(cè)得彗星將以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)？(2)從飛船中的時(shí)鐘來看，還有多少時(shí)間允許它離開航線，以避免與彗星碰撞。答案：(1)0.946c解析：這是一個(gè)相對(duì)論速度變換問題。取地球?yàn)镾系，飛船為S′系，向東為x軸正向，則S′系相對(duì)S系的速率v＝0.60c，彗星相對(duì)S系的速率ux＝－(1)由速度變換可得所求結(jié)果ux′＝eq\f(ux－v,1－\f(vux,c2))＝－0.946c即彗星以0.946c(2)由時(shí)間間隔的相對(duì)性有Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2))＝5.0s解得Δτ＝4.0s7．太陽(yáng)在不斷地輻射能量，因而其質(zhì)量不斷地減少。若太陽(yáng)每秒鐘輻射的總能量為4×1026J，試計(jì)算太陽(yáng)在一秒內(nèi)失去的質(zhì)量。估算5000年內(nèi)總共減少了多少質(zhì)量，并與太陽(yáng)的總質(zhì)量2×1027t比較之。答案：eq\f(4,9)×1010kg3.504×1020kg3.5×10－10解析：根據(jù)相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系式E＝mc2，可知，能量的任何變化必然導(dǎo)致質(zhì)量的相應(yīng)變化，即ΔE＝Δmc2。由太陽(yáng)每秒鐘輻射的