高中物理3-4課時訓練22狹義相對論的其他結(jié)論廣義相對論簡介 含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精課時訓練22狹義相對論的其他結(jié)論廣義相對論簡介題組一狹義相對論的其他結(jié)論1。在高速運動的火車上，設(shè)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(guān)系是（）A.u=u'+vB。u<u'+vC.u〉u’+vD。以上均不正確解析:按照經(jīng)典時空觀,u=u'+v，實際上，根據(jù)相對論速度變換公式：u=，1+>1,所以嚴格地來說，應(yīng)當u<u’+v,而經(jīng)典時空觀u=u'+v,是在u’v?c2時的一種近似,而只有在u'c的積與c2相比較不能忽略時,才能明顯地看出u〈u’+v,故只有B正確。答案:B2。人造衛(wèi)星以第一宇宙速度(約8km/s)運動,問它的質(zhì)量和靜質(zhì)量的比是多少？解析：=7.1×10—10由m=，得=1。00000000035。答案：1.000000000353。根據(jù)牛頓第二定律,物體在恒力作用下由靜止開始做加速運動,可以獲得超過光速的速度,這種分析有什么不對?解答:物體在恒力作用下加速時,m會增加。當v趨近光速c時,質(zhì)量m趨于無窮大,物體的加速度趨近于零。物體速率實際上不會再增加,故說法不對。題組二廣義相對論簡介4.（多選)下列問題需要用相對論來進行解釋的是 （）A.“嫦娥"一號的運動軌跡的計算B。噴氣式飛機的空中運行C.人造太陽的反應(yīng)過程D.紅矮星的演變過程解析：C選項中的過程屬于微觀的情況，D選項中的過程屬于高速的情況。答案:CD5。(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)律都是不同的,例如牛頓定律僅適用于慣性參考系C.一個均勻的引力場與一個做勻速運動的參考系等價，這就是著名的等效原理D。一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價,這就是著名的等效原理答案：AD6。關(guān)于宇宙起源,目前比較有影響的理論是什么？解答：比較有影響的理論是大爆炸宇宙學,即認為我們的宇宙是在約150億年以前從一個尺度極小的狀態(tài)發(fā)展演化出來的。1929年美國天文學家哈勃發(fā)現(xiàn)銀河系以外的大多數(shù)星系都在遠離我們而去，距離越遠，離開的速度越大。后來的分析表明，這是由于我們所處的宇宙正在膨脹,因此星系間距離在不斷增大,在任何地方看起來，其他星系都在遠離自己.(建議用時:30分鐘）1.(多選)通常我們把地球和相對地面靜止或勻速運動的物體看成是慣性系,若以下列系統(tǒng)為參考系，則屬于非慣性系的有（)A。停在地面上的汽車B.繞地球做勻速圓周運動的飛船C。在大海上勻速直線航行的輪船D.進站時減速行駛的火車答案:BD2.(多選)在一列相對于地面的速度為v的高速行駛的火車上,車上的人以速度u’沿著火車前進的方向相對火車運動，根據(jù)相對論的速度疊加公式,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速度之和B。人相對于地面的速度大于人的速度和火車速度之和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:AD3.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。5 D.0。9解析:由題意知E0=0.511MeV,Ek=0。25MeV，由E0=m0c2,Ek=Δmc2可得出,代入數(shù)據(jù)得≈0。5。答案:C4。把一個靜止質(zhì)量為m0的粒子,由靜止加速到0。6c(c為真空中的光速)，需做的功為(）A.0。18m0c2B.0。25m0c2C。0.35m0c2 D。1。25m0c2解析：加速到0.6c時，m==1.25m0。粒子的動能為Ek=（m-m0）c2=0。25m0c2,由動能定理可得選項B正確。答案：B5。一輛由超強電池供電的電動車和一輛普通有軌電車，都被加速到接近光速。在我們的靜止參考系中進行測量,哪輛車的質(zhì)量將增大()A.電動車B。有軌電車C。兩者都增加D.都不增加解析：物體質(zhì)量的增大只發(fā)生在給它不斷輸入能量而使速度增大的時候，若水平速度的增大是由本身提供能量，則物體質(zhì)量不增加，即m=與E=mc2是統(tǒng)一的，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B6.（多選）在外層空間的宇宙飛船上,如果座艙正以加速度a=10m/s2向頭頂方向運動，這時，你以v0=2m/s的初速度豎直向上拋出一個小球，不計空氣阻力,以下結(jié)論正確的是()A。小球相對座艙向上做勻速直線運動B.小球相對座艙上升的最大高度是0。2mC.小球相對座艙先向上做減速運動,再向下做加速運動(即豎直上拋運動)D.小球相對座艙做豎直下拋運動解析:根據(jù)廣義相對性原理，在任何參考系（包括非慣性系）中物理規(guī)律都是相同的。所以可以用原有的運動學知識解答.答案:BC7。(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紫端偏移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解析:由廣義相對論我們知道，物質(zhì)的引力使光線彎曲,因此選項A、D是正確的。在引力場中時間進程變慢，而且引力越強，時間進程越慢，因此我們能觀察到引力紅移現(xiàn)象，所以選項B、C不正確.答案：AD8.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流電壓不再同步,無法再加速解析:回旋加速器中帶電粒子運動的周期為T=,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)生了明顯變化,粒子運行的周期與交流電壓不再同步,無法再加速。答案：D9.已知太陽內(nèi)部進行激烈的熱核反應(yīng)，每秒鐘輻射的能量為3。8×1026J，則可算出太陽質(zhì)量每秒鐘減少多少?解析:由質(zhì)能方程知太陽每秒鐘因輻射能量而失去的質(zhì)量為Δm==4.2×109kg=4.2×106t。答案：4.2×106t10.設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m0，真空中光速為c，當兩個質(zhì)子都以0.9c的速度相向運動時,實驗室中的觀察者觀察到的兩個質(zhì)子的總動能為多少？解析：每個質(zhì)子以0.9c的速度運動,質(zhì)量為mp=,由質(zhì)能方程得質(zhì)子運動的能量為E=c2≈2.29m0c2,質(zhì)子的靜能為E0=m0c2，質(zhì)子的動能為Ek=E—E