2024-2025學年高中物理第十五章相對論簡介34狹義相對論的其他結論廣義相對論簡介課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE3狹義相對論的其他結論廣義相對論簡介時間：45分鐘一、選擇題(1～5為單選，6～10為多選)1．物理學發(fā)展過程中，不少物理學家作出了重大貢獻，下列有關物理學史不符合事實的是(D)A．麥克斯韋建立了電磁場理論并預言了電磁波的存在B．赫茲首先捕獲到電磁波C．伽利略認為，力學規(guī)律在任何慣性參考系中都是相同的D．愛因斯坦通過質能方程闡明質量就是能量解析：質能方程指出了物體的能量與質量之間存在對應關系，但質量不是能量．2．某星體以速度v離開地球，其譜線在地球上看來(B)A．光譜不變 B．光譜紅移C．光譜紫移 D．光譜壓縮解析：星體以速度v離開地球時，在它們之間傳播的電磁波的頻率會變低，因此光譜線在地球上看來頻率變低即光譜紅移．3．在高速運動的火車上，設車對地面的速度為v，車上的人以速度u′沿著火車前進的方向相對火車運動，那么他相對地面的速度u與u′＋v的關系是(B)A．u＝u′＋v B．u<u′＋vC．u>u′＋v D．以上均不正確解析：依據(jù)經典時空觀，u＝u′＋v，而事實上，依據(jù)相對論速度變換公式：u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))，1＋eq\f(u′v,c2)>1，所以嚴格來說，應當u<u′＋v，而經典時空觀u＝u′＋v是在u′v?c2時的一種近似，而只有在u′v的積與c2相比較不能忽視時，才能明顯地看出u<u′＋v，故只有選項B正確．4．已知電子的靜止能量為0.511MeV，若電子的動能為0.25MeV，則它所增加的質量Δm與靜止質量m0的比值近似為(C)A．0.1 B．0.2C．0.5 D．0.9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項正確．5．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(D)A．加速器功率有限，不能供應足夠大的能量B．加速器內無法產生磁感強度足夠大的磁場C．加速器內無法產生電場強度足夠大的電場D．速度增大使粒子質量增大，粒子運行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速解析：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，其質量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯變更，粒子運行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速．6．下列說法中正確的是(BCD)A．萬有引力可以用狹義相對論作出正確說明B．電磁力可以用狹義相對論作出正確的說明C．狹義相對論是慣性參考系之間的理論D．萬有引力理論無法納入狹義相對論的框架解析：廣義相對論提出的背景是：萬有引力理論無法納入狹義相對論的框架；慣性參考系在狹義相對論中具有特別的地位．7．以下說法中，錯誤的是(CD)A．矮星表面的引力很強B．在引力場弱的地方比引力場強的地方，時鐘走得快些C．在引力場越弱的地方，物體長度越長D．在引力場強的地方，光譜線向綠端偏移解析：矮星表面引力很強，按廣義相對論，那里的時間進程比較慢．8．下列說法中正確的是(ACD)A．物質的引力使光線彎曲B．光線彎曲的緣由是由于介質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)象解析：由廣義相對論的推論可知，光線在引力場中偏轉，選項A正確，選項B錯誤；引力場的存在使得空間不同位置的時間進程出現(xiàn)差別，選項C、D正確．9．關于物體的質量，下列說法正確的是(ACD)A．在牛頓力學中，物體的質量是保持不變的B．在牛頓力學中，物體的質量隨物體的速度變更而變更C．在相對論力學中，物體靜止時的質量最小D．在相對論力學中，物體的質量隨物體的速度的增大而增大解析：在肯定時空觀中，物體的質量是不變的，選項A正確，選項B錯誤；在相對論力學中，物體的速度越大，能量越大，質量越大，選項C、D正確．10．在引力可以忽視的空間中，有一艘宇宙飛船在做勻加速直線運動，一束光垂直于運動方向在飛船內傳播，請問下列說法正確的是(AD)A．船外靜止的視察者看到這束光是沿直線傳播的B．船外靜止的視察者看到這束光是沿曲線傳播的C．船內的航天員以飛船為參考系看到的這束光是沿直線傳播的D．船內的航天員以飛船為參考系看到的這束光是沿曲線傳播的解析：選項A參照物不是飛船，而是相對于光束是靜止的物體，光束沿直線傳播，選項A正確；選項D參照系是飛船，相對于光束是運動的物體，而且與光束成肯定的夾角．在飛船速度是勻速的狀況下，可以認為光束是直線傳播的，然而飛船不是勻速的，所以光束的合成方向必定會發(fā)生變更，選項D正確．二、非選擇題11．太陽在不斷地輻射能量，因而其質量也在不斷地減?。籼柮棵胼椛涞目偰芰繛?×1026J，試計算太陽在一秒內失去的質量．估算5000年總共削減了多少質量，并與太陽的總質量2×1027t比較．答案：4.4×109kg6.9削減了太陽總質量的3.45×10－10倍解析：太陽每秒失去的質量為Δm＝eq\f(E,c2)＝eq\f(4×1026,(3×108)2)kg＝eq\f(4,9)×1010kg≈4.4×109kg；5000年內太陽總共削減的質量為ΔM＝5000×365×24×3600×4.4×109kg≈6.9×與總質量的比值為eq\f(ΔM,M)＝eq\f(6.9×1020,2×1027×103)＝3.45×10－10.12．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：(1)A上的乘客看到B的相對速度；(2)答案：(1)－1.125×108m/s(2)1.125×解析：(1)飛船A對地面的速度v＝2.5×108m/s，設B對A的速度為u′，飛船B對地面的速度u＝2.0×108m/s，由相對論速度變換公式u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))，得u′＝eq\f(v－u,\f(vu,c2)－1)＝－1.125×108m/s(2)飛船B上乘客看飛船A的速度則相反為1.125×10813．把一個靜止質量為m0的粒子，加速到0.6c(c為光速)答案：0.25m解析：由愛因斯坦質能方程知，粒子靜止時的能量E0＝m0c2.粒子以速度v運動時的能量E＝mc2，而由質速關系得，粒子以速