2020年高中物理 第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介 第3節(jié)、第4節(jié) 狹義相對(duì)論的其他結(jié)論 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介課后課時(shí)作業(yè)(含解析)新人教版選修3-4

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1、第3節(jié)、第4節(jié) 狹義相對(duì)論的其他結(jié)論 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 A組:合格性水平訓(xùn)練 1.(物理學(xué)史)著名的科學(xué)家愛因斯坦在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中做出了不可磨滅的貢獻(xiàn),下列不是他做出的貢獻(xiàn)的是(  ) A.發(fā)現(xiàn)了黑洞的存在 B.創(chuàng)造了狹義相對(duì)論 C.提出了廣義相對(duì)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)現(xiàn)的,因此選A。 2.(相對(duì)論質(zhì)量)回旋加速器給帶電粒子加速時(shí),不能把粒子的速度無(wú)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(wú)法產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度足夠大的磁場(chǎng) C.加速器內(nèi)無(wú)法產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大的電場(chǎng) D.速度增大

2、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(wú)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=,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(wú)法再加速,D正確。 3.(廣義相對(duì)性原理和等效原理)(多選)下列說(shuō)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)律是不同的,例如牛頓運(yùn)動(dòng)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.

3、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)論的廣義相對(duì)性原理和等效原理,A、D正確。 4.(廣義相對(duì)論)(多選)下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.物質(zhì)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)論的結(jié)論可知A、C、D正確,B錯(cuò)誤。 5.(相對(duì)論速度變換公式)(多選)在一列相對(duì)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(jìn)的方向相對(duì)火車運(yùn)動(dòng),根據(jù)相對(duì)論速度變換公式,下列說(shuō)法正確的是

4、(  ) A.人相對(duì)于地面的速度小于人的速度和火車的速度之和 B.人相對(duì)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(duì)于地面的速度可以超過(guò)光速 D.不管人和火車的速度多大,人相對(duì)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(duì)火車的速度為u′,地面上的人看到火車上的人相對(duì)地面的速度為u=,經(jīng)分析可知,A、D正確,B、C錯(cuò)誤。 6.(相對(duì)論速度變換公式)一列沿平直軌道高速運(yùn)行的火車相對(duì)地面的速度為c,車上的人以的速度沿著火車前進(jìn)的方向相對(duì)于火車運(yùn)動(dòng),那么這個(gè)人相對(duì)地面的速度為(  ) A.c B.c C.c D.c 答案

5、 C 解析 由相對(duì)論的速度變換公式知u===c。 7.(質(zhì)能方程)已知電子的靜止能量為0.511 MeV,若電子的動(dòng)能為0.25 MeV,則它所增加的質(zhì)量Δm與靜止質(zhì)量m0的比值近似為(  ) A.0.1 B.0.2 C.0.5 D.0.9 答案 C 解析 由題意E=m0c2,即:m0c2=0.511×106×1.6×10-19 J,ΔE=Δmc2,即:Δmc2=0.25×106×1.6×10-19 J,可得=≈0.5,故只有C正確。 8.(相對(duì)論速度變換公式)地球上一觀察者,看見一飛船A以速度2.5×108 m/s從他身邊飛過(guò),另一飛船B以速度2.0×108 m/s跟隨A飛

6、行。求A上的乘客看到B的相對(duì)速度大小。 答案 1.125×108 m/s 解析 A上的乘客看地面以-2.5×108 m/s向后運(yùn)動(dòng),在地面上看B以2.0×108 m/s向前運(yùn)動(dòng);則A上乘客看B的速度為u== m/s=-1.125×108 m/s。 B組:等級(jí)性水平訓(xùn)練 9.(廣義相對(duì)論)(多選)下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.由于太陽(yáng)引力場(chǎng)的影響,我們有可能看到太陽(yáng)后面的恒星 B.強(qiáng)引力作用可使光譜線向紅端偏移 C.引力場(chǎng)越強(qiáng)的位置,時(shí)間進(jìn)程越快 D.由于物質(zhì)的存在,實(shí)際的空間是彎曲的 答案 ABD 解析 由廣義相對(duì)論可知,物質(zhì)的引力使光線彎曲,我們有可能看到太陽(yáng)后面的恒星

7、,實(shí)際的空間是彎曲的,A、D正確;在引力場(chǎng)中時(shí)間進(jìn)程變慢,引力越強(qiáng),時(shí)間進(jìn)程越慢,物質(zhì)發(fā)出的光譜線向紅端偏移,C錯(cuò)誤,B正確。 10.(廣義相對(duì)論和狹義相對(duì)論)(多選)下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.廣義相對(duì)論正確解釋了萬(wàn)有引力 B.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論不符合狹義相對(duì)論 C.萬(wàn)有引力理論無(wú)法納入狹義相對(duì)論的框架 D.狹義相對(duì)論是非慣性參考系之間的理論 答案 AC 解析 牛頓萬(wàn)有引力理論沒有給出引力的傳遞速度,所以萬(wàn)有引力理論無(wú)法納入狹義相對(duì)論框架,廣義相對(duì)論將萬(wàn)有引力等效為時(shí)空彎曲,其幾個(gè)結(jié)論已經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,A、C正確;麥克斯韋電磁場(chǎng)理論符合狹義相對(duì)論,B錯(cuò)誤;狹義相對(duì)論是以慣性參

8、考系為基礎(chǔ)的,D錯(cuò)誤。 11.(質(zhì)能方程)(多選)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(shuō)法正確的是(  ) A.物體速度為v時(shí)的能量為E=mc2 B.物體速度為v時(shí)的能量為E=mv2 C.物體靜止時(shí)能量E0=m0c2 D.物體速度為v時(shí)的動(dòng)能Ek=mc2 E.物體速度為v時(shí)的動(dòng)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(shí)的能量E=mc2,A正確,B錯(cuò)誤;物體靜止時(shí)能量E0=m0c2,C正確;物體速度為v時(shí)的動(dòng)能Ek=mc2-m0c2=(m-m0)c2,D錯(cuò)誤,E正確。 12.(相對(duì)論速度

9、變換公式)一粒子以0.05c的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室參考系運(yùn)動(dòng)。此粒子衰變時(shí)發(fā)射一個(gè)電子,電子相對(duì)于粒子的速度為0.8c,電子的衰變方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向相同。求電子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室參考系的速度。 答案 0.817c 解析 由題意知:v=0.05c,u′=0.8c, 由相對(duì)論速度變換公式得u=≈0.817c。 13.(綜合)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,5.0 s后該飛船將與一個(gè)以0.80c的速率向西飛行的彗星相碰撞。試問(wèn): (1)飛船中的人測(cè)得彗星以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)? (2)從飛船中的時(shí)鐘來(lái)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 (2)4.0 s 解析 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=-0.80c (1)由速度變換公式可得ux′=≈-0.946c 即彗星以0.946c的速率向飛船靠近。 (2)由時(shí)間間隔的相對(duì)性有Δt==5.0 s 解得Δτ=4.0 s。 - 4 -

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