高中物理滬科版選修3-4學(xué)案5.3奇特的相對(duì)論效應(yīng)5.4走近廣義相對(duì)論5.5無(wú)窮的宇宙Word版含答案

5.3奇特的相對(duì)論效應(yīng)5.4走近廣義相對(duì)論5.5無(wú)窮的宇宙1.了解運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘延緩.(重點(diǎn))2.了解長(zhǎng)度效應(yīng)收縮.(重點(diǎn))3.了解愛(ài)因斯坦質(zhì)量公式和質(zhì)能方程.(重點(diǎn))4.了解廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理.(重點(diǎn))5.了解宇宙的起源及演化.一、奇特的相對(duì)論效應(yīng)1.運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘延緩在一個(gè)相對(duì)于我們做高速運(yùn)動(dòng)的慣性系中發(fā)生的物理過(guò)程，在我們看來(lái)，它所經(jīng)歷的時(shí)間比在這個(gè)慣性系中直接觀測(cè)到的時(shí)間長(zhǎng).2.運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度收縮愛(ài)因斯坦認(rèn)為，長(zhǎng)度的測(cè)量跟參考系的選擇有關(guān)，如果某一慣性系相對(duì)于靜止慣性系以速度v運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)慣性系中測(cè)得的長(zhǎng)度為L(zhǎng)′，在靜止慣性系中測(cè)得的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么L總要比L′短一些，這種效應(yīng)叫做運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度收縮或尺縮效應(yīng)，這個(gè)效應(yīng)顯示了空間的相對(duì)性.3.愛(ài)因斯坦質(zhì)量公式愛(ài)因斯坦認(rèn)為，牛頓力學(xué)中質(zhì)量與速度無(wú)關(guān)，只是低速情況下的近似.實(shí)際上物體的質(zhì)量隨速度的增大而增加Ｗ.物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m跟它靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間的關(guān)系為m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2))).4.質(zhì)能關(guān)系狹義相對(duì)論的一個(gè)重要結(jié)論是：物體的質(zhì)量跟它具有的能量是相互聯(lián)系的.愛(ài)因斯坦于1905年給出關(guān)系式E＝mc2，通常叫愛(ài)因斯坦的質(zhì)能關(guān)系，在一個(gè)物理過(guò)程中，物體的質(zhì)量發(fā)生了變化，其能量也相應(yīng)發(fā)生變化，即滿足關(guān)系式ΔE＝Δmc2.二、走近廣義相對(duì)論1.廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理(1)在任何參考系中（包括慣性參考系），物理過(guò)程和規(guī)律都是相同的，這一原理叫做廣義相對(duì)性原理.(2)一個(gè)均勻引力場(chǎng)與一個(gè)做加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià).這一原理叫做等效原理.2.廣義相對(duì)論的預(yù)言與證實(shí)(1)時(shí)空彎曲：廣義相對(duì)論認(rèn)為時(shí)空不是直的，而是彎曲或扭曲的，如果質(zhì)量越大，時(shí)空彎曲的程度也就越大.(2)光線彎曲：按照愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，在引力場(chǎng)存在的情況下，光線是沿彎曲的路徑傳播的，光線在引力場(chǎng)中彎曲的一個(gè)推論是引力透鏡效應(yīng).(3)引力紅移：根據(jù)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論，在強(qiáng)引力場(chǎng)中，時(shí)鐘要走得慢.因此光在引力場(chǎng)中傳播時(shí)，它的頻率或波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化，計(jì)算表明，氫原子發(fā)射的光從太陽(yáng)傳播到地球時(shí)，頻率要比地球上氫原子發(fā)射的光的頻率低，這就是引力紅移效應(yīng).三、無(wú)窮的宇宙1.宇宙的起源目前最有影響的是大爆炸學(xué)說(shuō)，它是由俄裔美國(guó)物理學(xué)家伽莫夫在1948年首先提出的.該理論認(rèn)為，我們觀察到的宇宙，產(chǎn)生于最初的一次大爆炸.那時(shí)宇宙的溫度極高、密度極大、體積極小，伽莫夫根據(jù)大爆炸理論預(yù)言，作為爆炸的后果，宇宙空間應(yīng)該存在當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的微波輻射.20世紀(jì)60年代美國(guó)科學(xué)家威爾遜和彭齊亞斯在一次實(shí)驗(yàn)中意外接收到一種來(lái)自空間的一種微波噪聲，被認(rèn)為是一百多億年前的宇宙存留到今天的遺跡.為此他們獲得了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).2.宇宙的演化1929年，美國(guó)天文學(xué)家哈勃用望遠(yuǎn)鏡對(duì)遠(yuǎn)距離星云進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)那些存在“紅移”現(xiàn)象的恒星正在離我們遠(yuǎn)去，也說(shuō)明星系系統(tǒng)處于一種膨脹狀態(tài).在宇宙演化過(guò)程中，黑洞是恒星演化的結(jié)果.狹義相對(duì)論的幾個(gè)主要效應(yīng)的理解1.時(shí)間延緩的理解如圖所示，K′系中，A′處有閃光光源及時(shí)鐘C′.M′為反射鏡，K′系相對(duì)K系以速度u向右運(yùn)動(dòng).第一事件：閃光從A′發(fā)出；第二件事：經(jīng)反射返回A′.K′系中Δt＝eq\f(2d,c)；K系中Δt＝eq\f(2l,c)＝eq\f(2,c)eq\r(d2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(uΔt,2)))\s\up12(2))；解之，可得Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－\f(u2,c2))).可見(jiàn)，在運(yùn)動(dòng)參考系中觀測(cè)，事物變化過(guò)程的時(shí)間間隔變大了，這叫做狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹（動(dòng)鐘變慢）.時(shí)間延緩效應(yīng)的理解：(1)時(shí)間延緩效應(yīng)的來(lái)源是光速不變?cè)恚?2)時(shí)間延緩效應(yīng)是時(shí)空的一種屬性；在運(yùn)動(dòng)參考系中的時(shí)間節(jié)奏變緩慢了（一切物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程、乃至觀察者自己的生命節(jié)奏變慢了）.(3)運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的；固有時(shí)間：在某個(gè)參考系中，同一地點(diǎn)先后發(fā)生了兩個(gè)事件，用固定在該參考系中的鐘來(lái)測(cè)定兩事件的時(shí)間間隔稱為兩事件的靜止時(shí)間或固有時(shí)間，也稱原時(shí).(4)日常生活中的時(shí)間延緩效應(yīng)可以忽略，在運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，則變得特別重要.2.長(zhǎng)度相對(duì)性的理解觀察者與被測(cè)物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，長(zhǎng)度的測(cè)量值等于其原長(zhǎng)的eq\r(1－\f(u2,c2))倍，即物體沿運(yùn)動(dòng)方向縮短了，這就是洛倫茲收縮（長(zhǎng)度縮短）.(1)觀察運(yùn)動(dòng)的物體其長(zhǎng)度要收縮，收縮只出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)方向.固有長(zhǎng)度值最大.如圖所示.(2)低速空間相對(duì)論效應(yīng)可忽略.(3)長(zhǎng)度收縮是相對(duì)的，K系認(rèn)為靜止在K′系中的尺收縮，反之，K′系認(rèn)為靜止在K系中的尺收縮.3.相對(duì)質(zhì)量和質(zhì)能方程的理解(1)相對(duì)質(zhì)量物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))).理解這個(gè)公式時(shí)請(qǐng)注意：①式中m0是物體靜止時(shí)的質(zhì)量（也稱為靜質(zhì)量），m是物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量.這個(gè)關(guān)系式稱為相對(duì)論質(zhì)速關(guān)系，它表明物體的質(zhì)量會(huì)隨速度的增大而增大.②v?c時(shí)，近似地認(rèn)為m＝m0.③當(dāng)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)速度很高時(shí)，它的質(zhì)量明顯地大于靜止質(zhì)量，例如回旋加速器中被加速的粒子質(zhì)量會(huì)變大，導(dǎo)致做圓周運(yùn)動(dòng)周期變大，它的運(yùn)動(dòng)與加在D形盒上的交變電壓不再同步，回旋加速器的加速能量因此受到了限制.(2)質(zhì)能方程愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2＝eq\f(m0c2,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))).理解這個(gè)公式時(shí)請(qǐng)注意：①質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量和它所具有的能量的關(guān)系：一定的質(zhì)量總是和一定的能量相對(duì)應(yīng).②靜止物體的能量為E0＝m0c2，這種能量叫做物體的靜質(zhì)能，每個(gè)有靜質(zhì)量的物體都具有靜質(zhì)能.③對(duì)于一個(gè)以速率v運(yùn)動(dòng)的物體，其動(dòng)能Ek＝E－E0＝mc2－m0c2.④物體的總能量為動(dòng)能與靜質(zhì)能之和，即E＝Ek＋E0＝mc2（m為動(dòng)質(zhì)量）.⑤由質(zhì)能方程可知ΔE＝Δmc2.⑥相對(duì)論能量、質(zhì)能關(guān)系物體的總能量：E＝Ek＋m0c2＝mc2其中m0c2稱為靜質(zhì)能.質(zhì)能關(guān)系：m＝eq\f(E,c2)物理意義：對(duì)于相應(yīng)能量E有相應(yīng)質(zhì)量m.推廣：ΔE＝Δmc2.長(zhǎng)度測(cè)量與被測(cè)物體相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，物體在運(yùn)動(dòng)方向長(zhǎng)度縮短了.一艘宇宙飛船的船身長(zhǎng)度為l0＝90m，相對(duì)地面以u(píng)＝0.8c的速度從一觀測(cè)站的上空飛過(guò).(1)觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？(2)宇航員測(cè)得船身通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？[思路點(diǎn)撥]利用長(zhǎng)度和時(shí)間的相對(duì)性求解.[解析](1)觀測(cè)站測(cè)得船身的長(zhǎng)度為l＝l0eq\r(1－\f(u2,c2))＝90eq\r(1－0.82)m＝54m，通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔為Δt＝eq\f(l,u)＝eq\f(54,0.8c)s＝2.25×10－7s.(2)宇航員測(cè)得飛船船身通過(guò)觀測(cè)站的時(shí)間間隔為Δt′＝eq\f(l0,u)＝eq\f(90,0.8c)s＝3.75×10－7s.[答案]（1）2.25×10－7s（2）3.75×10－7seq\a\vs4\al()(1)熟記狹義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論是解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵.(2)應(yīng)用相對(duì)論的關(guān)鍵是理解“相對(duì)性”的幾個(gè)方面，如時(shí)間相對(duì)性和空間相對(duì)性.1.假設(shè)，有一太空船以0.8c的速度飛越“月球太空站”.一科學(xué)家在月球上量得運(yùn)動(dòng)中的太空船長(zhǎng)度為200m，此太空船最后在月球上登陸，此科學(xué)家再度測(cè)量靜止的太空船的長(zhǎng)度，他測(cè)量的結(jié)果如何？解析：在月球上測(cè)得運(yùn)動(dòng)的飛船的長(zhǎng)度為l，靜止的飛船長(zhǎng)度為l0，依據(jù)狹義相對(duì)論的長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，有l(wèi)＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))，所以l0＝eq\f(lc,\r(c2－v2))＝eq\f(200c,\r(c2－0.82c2))m≈333m.答案：333m對(duì)廣義相對(duì)論的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)1.狹義相對(duì)論無(wú)法解決的問(wèn)題(1)萬(wàn)有引力理論無(wú)法納入狹義相對(duì)論的框架.(2)慣性參考系在狹義相對(duì)論中具有特殊的地位.2.廣義相對(duì)論的基本原理(1)廣義相對(duì)性原理：愛(ài)因斯坦把狹義相對(duì)性原理從勻速和靜止參考系推廣到做加速運(yùn)動(dòng)的參考系，認(rèn)為所有的參考系都是平權(quán)的，不論它們是慣性系還是非慣性系，對(duì)于描述物理現(xiàn)象來(lái)說(shuō)都是平等的.(2)等效原理：在物理學(xué)上，一個(gè)均勻的引力場(chǎng)等效于一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系.3.廣義相對(duì)論的時(shí)空結(jié)構(gòu)加速參考系中出現(xiàn)的慣性力等效于引力，引力的出現(xiàn)對(duì)時(shí)空的影響，也就等效于加速參考系中的時(shí)空結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)大圓盤(pán)的研究，得出如下結(jié)論：(1)引力場(chǎng)中，時(shí)鐘變慢，引力場(chǎng)越強(qiáng)，時(shí)鐘變慢越甚，這就是引力的存在對(duì)時(shí)間的影響.(2)引力的存在會(huì)使空間變形，在引力方向上，空間間隔不變，在與引力垂直的方向上，空間間隔變短（直尺變短），發(fā)生了彎曲；引力越強(qiáng)的地方，這種效應(yīng)越明顯.引力場(chǎng)是由質(zhì)量不為零的物質(zhì)產(chǎn)生的，引力使時(shí)空發(fā)生變化，也就是物質(zhì)的存在使時(shí)間的流逝和空間的大小發(fā)生變化，廣義相對(duì)論的時(shí)空結(jié)構(gòu)認(rèn)為時(shí)間和空間不僅與參考系有關(guān)，還與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和分布有關(guān)，在密度越大，質(zhì)量越大處時(shí)空彎曲越嚴(yán)重.4.廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)(1)水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)；(2)光線在引力場(chǎng)中的彎曲；(3)引力紅移.（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[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.[答案]ADeq\a\vs4\al()(1)廣義相對(duì)論原理與狹義相對(duì)論原理并不相同，狹義相對(duì)論原理僅適用于慣性系，而廣義相對(duì)性原理適用于一切參考系.(2)狹義相對(duì)論中時(shí)間進(jìn)程變慢，是由參考系不同造成，廣義相對(duì)論中時(shí)間進(jìn)程變慢，是由引力場(chǎng)造成.2.(多選)以下說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）A.矮星表面的引力很強(qiáng)B.時(shí)鐘在引力場(chǎng)弱的地方比在引力場(chǎng)強(qiáng)的地方走得快些C.在引力場(chǎng)越弱的地方，物體長(zhǎng)度越長(zhǎng)D.在引力場(chǎng)強(qiáng)的地方，光譜線向綠端偏移解析：選CD.因矮星體積很小，質(zhì)量卻不小，所以矮星表面引力很強(qiáng)，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)廣義相對(duì)論的結(jié)論可知，引力場(chǎng)越強(qiáng)，時(shí)間進(jìn)程越慢，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；在引力場(chǎng)強(qiáng)的地方光譜線向紅端偏移稱為“引力紅移”，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.質(zhì)能方程的應(yīng)用一個(gè)電子被電壓為106V的電場(chǎng)加速后，其質(zhì)量為多少？速率為多大？[解析]Ek＝eU＝1.6×10－19×106J＝1.6×10－13JEk＝mc2－m0c2，m＝eq\f(Ek,c2)＋m0＝eq\f(1.6×10－13,（3×108）2)kg＋9.1×10－31kg≈2.69×10－30kg.由m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))得v＝ceq\r(1－\f(meq\o\al(2,0),m2))＝2.82×108m·s－1≈0.94c.[答案]2.69×10－30kg0.94ceq\a\vs4\al()(1)質(zhì)能方程E＝mc2，反映了物體的質(zhì)量和能量之間的關(guān)系.物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek為運(yùn)動(dòng)時(shí)能量E和靜止時(shí)能量E0之差，即Ek＝E－E0.(2)根據(jù)相對(duì)論質(zhì)量公式，愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程變?yōu)镋＝mc2＝eq\f(m0c2,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))).當(dāng)物體低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，eq\f(v,c)?1，則E＝eq\f(m0c2,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))≈m0c2eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1＋\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))).[隨堂檢測(cè)]1.（多選）按照愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，下列說(shuō)法中正確的是（）A.天體之間的引力作用是時(shí)空彎曲的原因B.光線經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲C.氫原子發(fā)射的光從太陽(yáng)傳播到地球時(shí)，它的頻率要比地球上氫原子發(fā)射的光的頻率低D.光在真空中是沿直線傳播的解析：選ABC.根據(jù)廣義相對(duì)論，物質(zhì)的引力會(huì)使光線彎曲，引力越強(qiáng)，彎曲越厲害，因此在地球上看到的星體位置與實(shí)際位置不符.在強(qiáng)引力的星球附近時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢，相應(yīng)的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率變小，故A、B、C正確，D錯(cuò)誤.2.1905年，愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了“相對(duì)論”，提出了著名的質(zhì)能方程，下列涉及對(duì)質(zhì)能方程理解的幾種說(shuō)法中正確的是（）A.若物體能量增大，則它的質(zhì)量增大B.若物體能量增大，則它的質(zhì)量減小C.若核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量減小，則需吸收能量D.若核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量增大，則會(huì)放出能量解析：選A.由E＝mc2可知，若E增大，則m增大；若E減小，則m減小.A正確，B錯(cuò)誤.若m減小，則E減?。蝗鬽增大，則E增大.C、D均錯(cuò)誤.3.（多選）下列說(shuō)法中正確的是（）A.萬(wàn)有引力可以用狹義相對(duì)論做出正確的解釋B.電磁力可以用狹義相對(duì)論做出正確的解釋C.狹義相對(duì)論是慣性參考系之間的理論D.萬(wàn)有引力理論無(wú)法納入狹義相對(duì)論的框架解析：選BCD.狹義相對(duì)論理論認(rèn)為電磁相互作用的傳播速度c是自然界中速度的極限，而星球的運(yùn)動(dòng)不能夠超過(guò)光速影響到遠(yuǎn)處的另一個(gè)星球，所以萬(wàn)有引力理論無(wú)法納入狹義相對(duì)論，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B、D正確；狹義相對(duì)論是慣性參考系之間的理論，故選項(xiàng)C正確.4.慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的正方形，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測(cè)得該正方形的圖像是圖中的哪個(gè)（）解析：選C.飛行器與被測(cè)正方形沿x方向發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).由相對(duì)論時(shí)空觀可知，在該方向上會(huì)發(fā)生長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，因此該方向測(cè)得的長(zhǎng)度小于l，y方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向垂直，故y方向上測(cè)得的長(zhǎng)度仍為l，故正確答案為C.5.如圖所示，A、B、C是三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度vB和vC朝同一方向飛行的兩枚火箭上，且vB<vC.地面上的觀察者認(rèn)為哪個(gè)時(shí)鐘走得最慢？哪個(gè)時(shí)鐘走得最快？解析：如題圖所示，地面上的觀察者認(rèn)為C鐘走得最慢，因?yàn)樗鄬?duì)于觀察者的速度最大.根據(jù)公式Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))可知，相對(duì)于觀察者的速度v越大，其上的時(shí)間進(jìn)程越慢.地面上的鐘的速度v＝0，它所記錄的兩事件的時(shí)間間隔最大，即地面上的鐘走得最快.答案：時(shí)鐘C走得最慢地面上的鐘A走得最快[課時(shí)作業(yè)]一、單項(xiàng)選擇題1.A、B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場(chǎng)的長(zhǎng)度方向在其上空高速飛過(guò)，且vA>vB，在飛機(jī)上的人觀察結(jié)果正確的是（）A.A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度比B飛機(jī)上的人觀察到的大B.A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度比B飛機(jī)上的人觀察到的小C.兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長(zhǎng)度相同D.兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度相同解析：選D.因?yàn)楫?dāng)一個(gè)慣性系的速度比較大時(shí)，根據(jù)l＝l0eq\r(1－\f(v2,c2))知，沿飛行方向長(zhǎng)度減小，而且速度越大，長(zhǎng)度越小，故A、C均錯(cuò)誤；而垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，寬度是不隨速度而變化的，因此B錯(cuò)誤，D正確.2.在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，通過(guò)儀器可以觀察到太陽(yáng)后面的恒星，這說(shuō)明星體發(fā)出的光（）A.經(jīng)太陽(yáng)時(shí)發(fā)生了衍射B.可以穿透太陽(yáng)及其他障礙物C.在太陽(yáng)引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲D.經(jīng)過(guò)太陽(yáng)外的大氣層時(shí)發(fā)生了折射解析：選C.根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲，所以可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候（如日全食時(shí)）通過(guò)儀器觀察到太陽(yáng)后面的恒星，故C正確.而A、B、D均錯(cuò)誤.3.大爆炸理論認(rèn)為，我們的宇宙起源于137億年前的一次大爆炸.除開(kāi)始瞬間外，在演化至今的大部分時(shí)間內(nèi)，宇宙基本上是勻速膨脹的.上世紀(jì)末，對(duì)一A型超新星的觀測(cè)顯示，宇宙正在加速膨脹.面對(duì)這個(gè)出人意料的發(fā)現(xiàn)，宇宙學(xué)家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗能量組成，它們的排斥作用導(dǎo)致宇宙在近段天文時(shí)期內(nèi)開(kāi)始加速膨脹.如果真是這樣，則標(biāo)志宇宙大小的宇宙半徑R和宇宙年齡t的關(guān)系，大致是下面哪個(gè)圖像（）解析：選C.在勻速膨脹過(guò)程R＝vt，在加速膨脹過(guò)程R＝eq\f(1,2)at2，C對(duì).4.已知太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行激烈的熱核反應(yīng)，每秒鐘輻射的能量為3.8×1026J，則可算出（）A.太陽(yáng)的質(zhì)量約為4.2×106tB.太陽(yáng)的質(zhì)量約為8.4×106tC.太陽(yáng)的質(zhì)量每秒鐘減小約為4.2×106tD.太陽(yáng)的質(zhì)量每秒鐘減小約為8.4×106t解析：選C.由質(zhì)能方程知太陽(yáng)每秒鐘內(nèi)因輻射能量而失去的質(zhì)量為Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝4.2×109kg＝4.2×106t.5.某航天員要到離地球5光年的星球上去，如果希望把這路程縮短為3光年，則他所乘飛船相對(duì)地球的速度為（）c cc D.0.9c解析：選C.根據(jù)公式l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2))可知，另l＝3光年，l0＝5光年，就可求得v＝0.8c.6.當(dāng)物體以很大速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的質(zhì)量與靜止質(zhì)量m0的關(guān)系是m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))，此時(shí)它的動(dòng)能應(yīng)該是（）A.eq\f(1,2)mv2 B.eq\f(1,2)m0v2C.mc2－m0c2 D.以上說(shuō)法都不對(duì)解析：選C.對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的物體，公式Ek＝eq\f(1,2)mv2不再成立，只有當(dāng)v?c時(shí)，Ek＝eq\f(1,2)mv2才成立.二、多項(xiàng)選擇題7.下列說(shuō)法中正確的是（）A.因?yàn)闀r(shí)間是絕對(duì)的，所以我們?cè)诓煌膮⒖枷抵杏^察到的時(shí)間進(jìn)程都是相同的B.空間與時(shí)間之間是沒(méi)有聯(lián)系的C.有物質(zhì)才有空間和時(shí)間D.在一個(gè)確定的參考系中觀察，運(yùn)動(dòng)物體的空間距離和時(shí)間進(jìn)程跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)解析：選CD.經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為空間和時(shí)間是脫離物質(zhì)存在的，是絕對(duì)的，空間與時(shí)間之間也是沒(méi)有聯(lián)系的，其實(shí)是錯(cuò)誤的，故A、B錯(cuò)誤.因?yàn)橄鄬?duì)論中空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，在長(zhǎng)度的相對(duì)性和時(shí)間的相對(duì)性上都得到了驗(yàn)證，C、D正確.8.關(guān)于質(zhì)量和長(zhǎng)度下列說(shuō)法中正確的是（）A.物體的質(zhì)量與位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)任何關(guān)系，是物質(zhì)本身的屬性B.物體的質(zhì)量與位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較低的情況下，變化忽略不計(jì)C.物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，是物質(zhì)本身的屬性D.物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較低的情況下，變化忽略不計(jì)解析：選BD.物體長(zhǎng)度、質(zhì)量都與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只有在速度較低時(shí)變化可忽略.9.在引力可以忽略的空間有一艘宇宙飛船在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一束光垂直于運(yùn)動(dòng)方向在飛船內(nèi)傳播，下列說(shuō)法中正確的是（）A.船外靜止的觀察者看到這束光是沿直線傳播的B.船外靜止的觀察者看到這束光是沿曲線傳播的C.航天員以飛船為參考系看到這束光是沿直線傳播的D.航天員以飛船為參考系看到這束光是沿曲線傳播的解析：選AD.因引力可以忽略，船外觀察者在無(wú)引力場(chǎng)中觀察光沿直線傳播，而勻加速運(yùn)動(dòng)的飛船與一個(gè)引力場(chǎng)效果相同，引力場(chǎng)會(huì)使光線發(fā)生彎曲，所以航天員在引力場(chǎng)中看光應(yīng)是沿曲線傳播，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤.10.世界上有各式各樣的鐘：砂鐘、電鐘、機(jī)械鐘和光鐘.既然運(yùn)動(dòng)可以使某一種鐘變慢，它一定會(huì)使所有的鐘都一樣變慢.這種說(shuō)法（）A.正確B.錯(cuò)誤C.若變慢則變慢的程度相同D.若變慢則與鐘的種類(lèi)有關(guān)系解析：選AC.將不同類(lèi)