2025版高中物理第十五章3狹義相對論的其他結(jié)論4廣義相對論簡介練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGE3-3狹義相對論的其他結(jié)論4廣義相對論簡介1.下列關(guān)于愛因斯坦質(zhì)能方程的說法中,正確的是(B)A.只有運(yùn)動的物體才具有質(zhì)能,靜止的物體沒有質(zhì)能B.肯定的質(zhì)量總是和肯定的能量相對應(yīng)C.E=mc2中能量E其實(shí)就是物體的內(nèi)能D.由ΔE=Δmc2知質(zhì)量與能量可以相互轉(zhuǎn)化解析:E=mc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系,物體汲取或放出能量,則對應(yīng)的質(zhì)量會增加或削減,質(zhì)量與能量并沒有相互轉(zhuǎn)化,故選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;靜止的物體也具有能量,稱為靜質(zhì)能E0,E0=m0c2,m0叫做靜質(zhì)量;E=mc2中的能量E包括靜質(zhì)能E0和動能Ek2.一艘大船在安靜的大洋中勻速行駛,一個(gè)人在其密閉的船艙內(nèi)向各個(gè)不同的方向做立定跳遠(yuǎn)試驗(yàn),并想由此來推斷船航行的方向,假設(shè)他每次做的功相同,下列說法正確的是(C)A.假如向東跳得最遠(yuǎn),則船向東行駛B.假如向東跳得最近,則船向東行駛C.他向各個(gè)方向跳的最大距離相同,但不能由此推斷船行方向D.他向各個(gè)方向跳的最大距離不同,但不能由此推斷船行方向解析:在一個(gè)慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)試驗(yàn)都不能推斷這個(gè)慣性系是否相對于另一個(gè)慣性參考系做勻速直線運(yùn)動,勻速行駛的大船是一慣性系,由此可知C正確.3.(多選)對于公式m=m0A.公式中的m0是物體以速度v運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量B.當(dāng)物體運(yùn)動速度v>0時(shí),物體的質(zhì)量m>m0,即物體的質(zhì)量變更了,故經(jīng)典力學(xué)不適用C.當(dāng)物體以較小速度運(yùn)動時(shí),質(zhì)量變更非常微弱,經(jīng)典力學(xué)理論仍舊適用,只有當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動時(shí),質(zhì)量變更才明顯,故經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動,而不適用于高速運(yùn)動的物體D.通常由于物體的運(yùn)動速度太小,質(zhì)量的變更引不起我們的感覺,在分析地球上物體的運(yùn)動時(shí),不必考慮質(zhì)量變更解析:公式中m0是靜止質(zhì)量,m是物體以速度v運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量,A錯(cuò)誤.由公式可知,只有當(dāng)v接近光速時(shí),物體的質(zhì)量變更才明顯,一般狀況下物體的質(zhì)量變更非常微小,故經(jīng)典力學(xué)仍舊適用,故B錯(cuò)誤,C,D正確.4.依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,以下說法錯(cuò)誤的是(C)A.任何核反應(yīng),只要伴隨能量的產(chǎn)生,則反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量和肯定不相等B.太陽不斷地向外輻射能量,因而太陽的總質(zhì)量肯定不斷減小C.雖然太陽不斷地向外輻射能量,但它的總質(zhì)量是不行變更的D.若地球從太陽獲得的能量大于地球向外輻射的能量,則地球的質(zhì)量將不斷增大解析:肯定的能量對應(yīng)肯定的質(zhì)量,核反應(yīng)過程中,只要伴隨能量的產(chǎn)生,則反應(yīng)后各物體的質(zhì)量和應(yīng)削減,A正確;太陽不斷向外輻射能量,因而太陽的總質(zhì)量肯定不斷減小,B正確,C錯(cuò)誤;若地球向外輻射的能量小于它獲得的能量,地球的總能量增加,其質(zhì)量將不斷增大,D正確.5.回旋加速器給帶電粒子加速時(shí),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(yīng)足夠大的能量B.加速器內(nèi)無法產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度足夠大的磁場C.加速器內(nèi)無法產(chǎn)生電場強(qiáng)度足夠大的電場D.速度增大使粒子質(zhì)量增大,粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步,無法再加速解析:回旋加速器中帶電粒子運(yùn)動的周期為T=2π6.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(C)A.0.1 B.0.2 C.0.5 D.0.9解析:由題意E=m0c即m0c2=0.511×106×1.6×10-19JΔE=Δmc2即Δmc2=0.25×106×1.6×10-19J②由②①得Δmm0故只有C項(xiàng)正確.7.如圖(甲)所示是一只兔子靜止在草地上的狀況,假設(shè)該兔子以接近光速的速度沿水平方向高速奔跑,在地面上的你看到的兔子的圖像大體上應(yīng)當(dāng)是圖(乙)中的(B)A.A圖 B.B圖 C.C圖 D.以上說法都不對解析:當(dāng)兔子沿著水平方向高速運(yùn)動時(shí),依據(jù)狹義相對論的尺縮效應(yīng),當(dāng)物體速度很大時(shí),運(yùn)動的尺度將減小,即l′=l1-8.(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,動能為Ek,下列說法正確的是(ABD)A.物體速度為v時(shí)的能量為E=mc2B.物體靜止時(shí)能量E0=m0cC.物體速度為v時(shí)的動能Ek=mc2D.物體速度為v時(shí)的動能Ek=(m-m0)c2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,選項(xiàng)A正確,物體靜止時(shí)能量E0=m0c2,B正確;物體速度為v時(shí)的動能Ek=mc2-m0c2=(m-m0)c29.(多選)下列說法中正確的是(ABD)A.一條桿的長度不會因?yàn)橐暡煺呤欠衽c桿做相對運(yùn)動而不同,這是經(jīng)典物理學(xué)家的觀點(diǎn)B.一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿,其長度總比桿靜止時(shí)的長度小C.一條桿的長度靜止時(shí)為l0,不管桿如何運(yùn)動,桿的長度均小于l0D.假如兩條平行的桿在沿自己的長度方向上做相對運(yùn)動,與它們一起