2024年高中物理第十五章相對論簡介第3節(jié)第4節(jié)狹義相對論的其他結(jié)論廣義相對論簡介課后課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGE3-第3節(jié)、第4節(jié)狹義相對論的其他結(jié)論廣義相對論簡介A組：合格性水平訓練1．(物理學史)聞名的科學家愛因斯坦在物理學的發(fā)展過程中做出了不行磨滅的貢獻，下列不是他做出的貢獻的是()A．發(fā)覺了黑洞的存在B．創(chuàng)建了狹義相對論C．提出了廣義相對論D．提出了質(zhì)量和能量的關(guān)系答案A解析黑洞并不是愛因斯坦發(fā)覺的，因此選A。2．(相對論質(zhì)量)回旋加速器給帶電粒子加速時，不能把粒子的速度無限制地增大，其緣由是()A．加速器功率有限，不能供應(yīng)足夠大的能量B．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生磁感應(yīng)強度足夠大的磁場C．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生電場強度足夠大的電場D．速度增大使粒子質(zhì)量增大，粒子運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動的周期為T＝eq\f(2πm,qB)，當粒子速度比較小時，可以認為其質(zhì)量是不變的，那么其周期也不變。但當粒子的速度很大，接近光速時，其質(zhì)量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯改變，粒子運行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速，D正確。3．(廣義相對性原理和等效原理)(多選)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，這就是廣義相對性原理B．在不同的參考系中，物理規(guī)律是不同的，例如牛頓運動定律僅適用于慣性參考系C．一個勻稱的引力場與一個做勻速運動的參考系等價，這就是聞名的等效原理D．一個勻稱的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價，這就是聞名的等效原理答案AD解析依據(jù)廣義相對論的廣義相對性原理和等效原理，A、D正確。4．(廣義相對論)(多選)下列說法中正確的是()A．物質(zhì)的引力使光線彎曲B．光線彎曲的緣由是介質(zhì)不勻稱而非引力作用C．在強引力的星球旁邊，時間進程會變慢D．廣義相對論可以說明引力紅移現(xiàn)象答案ACD解析依據(jù)廣義相對論的結(jié)論可知A、C、D正確，B錯誤。5．(相對論速度變換公式)(多選)在一列相對于地面的速度為v的高速行駛的火車上，人以速度u′沿著火車前進的方向相對火車運動，依據(jù)相對論速度變換公式，下列說法正確的是()A．人相對于地面的速度小于人的速度和火車的速度之和B．人相對于地面的速度大于人的速度和火車的速度之和C．只要人和火車的速度足夠大，人相對于地面的速度可以超過光速D．不管人和火車的速度多大，人相對于地面的速度都小于光速答案AD解析火車的速度為v，人相對火車的速度為u′，地面上的人看到火車上的人相對地面的速度為u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))，經(jīng)分析可知，A、D正確，B、C錯誤。6．(相對論速度變換公式)一列沿平直軌道高速運行的火車相對地面的速度為eq\f(3,5)c，車上的人以eq\f(c,5)的速度沿著火車前進的方向相對于火車運動，那么這個人相對地面的速度為()A.eq\f(4,5)cB.eq\f(2,5)cC.eq\f(5,7)cD.eq\f(7,5)c答案C解析由相對論的速度變換公式知u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))＝eq\f(\f(c,5)＋\f(3c,5),1＋\f(\f(c,5)×\f(3c,5),c2))＝eq\f(5,7)c。7．(質(zhì)能方程)已知電子的靜止能量為0.511MeV，若電子的動能為0.25MeV，則它所增加的質(zhì)量Δm與靜止質(zhì)量m0的比值近似為()A．0.1B．0.2C．0.5D．0.9答案C解析由題意E＝m0c2，即：m0c2＝0.511×106×1.6×10－19J，ΔE＝Δmc2，即：Δmc2＝0.25×106×1.6×10－19J，可得eq\f(Δm,m0)＝eq\f(0.25,0.511)≈0.5，故只有C正確。8．(相對論速度變換公式)地球上一視察者，望見一飛船A以速度2.5×108m/s從他身邊飛過，另一飛船B以速度2.0×108m/s跟隨A飛行。求答案1.125×108解析A上的乘客看地面以－2.5×108m/s向后運動，在地面上看B以2.0×108m/s向前運動；則A上乘客看B的速度為u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′·v,c2))＝eq\f(－2.5×108＋2.0×108,1＋\f(－2.5×108×2×108,3×1082))m/s＝－1.125×108m/s。B組：等級性水平訓練9．(廣義相對論)(多選)下列說法中正確的是()A．由于太陽引力場的影響，我們有可能看到太陽后面的恒星B．強引力作用可使光譜線向紅端偏移C．引力場越強的位置，時間進程越快D．由于物質(zhì)的存在，實際的空間是彎曲的答案ABD解析由廣義相對論可知，物質(zhì)的引力使光線彎曲，我們有可能看到太陽后面的恒星，實際的空間是彎曲的，A、D正確；在引力場中時間進程變慢，引力越強，時間進程越慢，物質(zhì)發(fā)出的光譜線向紅端偏移，C錯誤，B正確。10．(廣義相對論和狹義相對論)(多選)下列說法中正確的是()A．廣義相對論正確說明了萬有引力B．麥克斯韋電磁場理論不符合狹義相對論C．萬有引力理論無法納入狹義相對論的框架D．狹義相對論是非慣性參考系之間的理論答案AC解析牛頓萬有引力理論沒有給出引力的傳遞速度，所以萬有引力理論無法納入狹義相對論框架，廣義相對論將萬有引力等效為時空彎曲，其幾個結(jié)論已經(jīng)過試驗驗證，A、C正確；麥克斯韋電磁場理論符合狹義相對論，B錯誤；狹義相對論是以慣性參考系為基礎(chǔ)的，D錯誤。11．(質(zhì)能方程)(多選)一個物體靜止時質(zhì)量為m0，能量為E0；速度為v時，質(zhì)量為m，能量為E，動能為Ek，下列說法正確的是()A．物體速度為v時的能量為E＝mc2B．物體速度為v時的能量為E＝mv2C．物體靜止時能量E0＝m0cD．物體速度為v時的動能Ek＝mc2E．物體速度為v時的動能Ek＝(m－m0)c2答案ACE解析由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，物體速度為v時的能量E＝mc2，A正確，B錯誤；物體靜止時能量E0＝m0c2，C正確；物體速度為v時的動能Ek＝mc2－m0c2＝(m－m0)c12．(相對論速度變換公式)一粒子以0.05c的速率相對試驗室參考系運動。此粒子衰變時放射一個電子，電子相對于粒子的速度為0.8答案0.817解析由題意知：v＝0.05c，u′＝0.8由相對論速度變換公式得u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))≈0.817c。13．(綜合)設(shè)想地球上有一視察者測得一宇宙飛船以0.60c的速率向東飛行，5.0s后該飛船將與一個以0.80(1)飛船中的人測得彗星以多大的速率向它運動？(2)從飛船中的時鐘來看，還有多少時間允許它離開航線，以避開與彗星碰撞。答案(1)0.946c解析取地球為S系，飛船為S′系，向東為x軸正向，則S′系相對S系的速率v＝0.60c，彗星相對S系的速率