2019年高中物理 第15章 第3、4節(jié)狹義相對(duì)論的其他結(jié)論廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介檢測(cè)試題 新人教版選修3-4.doc

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2019年高中物理 第15章 第3、4節(jié)狹義相對(duì)論的其他結(jié)論廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介檢測(cè)試題 新人教版選修3-4 一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題) 1.如果你以接近于光速的速度朝一星體飛行(如圖)，你是否可以根據(jù)下述變化發(fā)覺自己是在運(yùn)動(dòng)(　　) A．你的質(zhì)量在增加 B．你的心臟跳動(dòng)在慢下來 C．你在變小 D．你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度 答案：D 2．(福州八縣一中xx～xx高二下學(xué)期期末聯(lián)考)以下說法正確的是(　　) A．根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，我們之前所學(xué)的物理知識(shí)、規(guī)律都是錯(cuò)誤的 B．愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，表明任何物體的能量都與其質(zhì)量成正比 C．牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速的物體 D．若在一艘正以光速前進(jìn)的飛船上，沿著前進(jìn)方向發(fā)出一束激光，則在地面上觀測(cè)這束激光，它的速度將是光速的兩倍 答案：C 3．設(shè)想有一艘飛船以v＝0.8c的速度在地球上空飛行，如果這時(shí)從飛船上沿其運(yùn)動(dòng)方向拋出一物體，該物體相對(duì)于飛船的速度為0.9c，從地面上的人看來，物體的速度為(　　) A．1.7c　　 B．0.1c　　 C．0.99c　 　 D．無法確定 答案：C 解析：根據(jù)相對(duì)論速度變換公式：u＝，得u＝＝0.99c，故選項(xiàng)C正確。 4．一艘大船在平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)實(shí)驗(yàn)，并想由此來判斷船航行的方向，假設(shè)他每次做的功相同，下列說法正確的是(　　) A．如果向東跳得最遠(yuǎn)，則船向東行駛 B．如果向東跳得最近，則船向東行駛 C．他向各個(gè)方向跳的最大距離相同，不能由此判斷船行方向 D．他向各個(gè)方向跳的最大距離不同，但不能由此判斷船行方向 答案：C 解析：根據(jù)廣義相對(duì)性原理可判C選項(xiàng)正確。 5．下列說法中正確的是(　　) A．物體的引力使光線彎曲 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)論的幾個(gè)結(jié)論可知，選項(xiàng)A、C、D正確，B錯(cuò)誤。 6．用著名的公式E＝mc2(c是光速)，可以計(jì)算核反應(yīng)堆中為了產(chǎn)生一定的能量所需消耗的質(zhì)量。下面的哪種說法是正確的(　　) A．同樣的公式E＝mc2也可以用來計(jì)算一個(gè)手電筒發(fā)出一定能量光時(shí)所丟失的質(zhì)量 B．公式E＝mc2適用于核反應(yīng)堆中的核能，不適用于電池中的化學(xué)能 C．只適用于計(jì)算核反應(yīng)堆中為了產(chǎn)生一定的能量所需消耗的質(zhì)量 D．公式E＝mc2適用于任何類型的能量 答案：AD 二、非選擇題 7．電子的靜止質(zhì)量m0＝9.1110－31kg，經(jīng)電壓加速后速率為0.94c，求電子的相對(duì)論質(zhì)量。 答案：2.6910－30kg 解析：由狹義相對(duì)論知 m＝＝kg ＝2.6910－30kg。 8．有人說物體燃燒釋放出的能量就是靜質(zhì)能(m0c2)。又有人說核反應(yīng)釋放出的能量就等于靜質(zhì)能(m0c2)，你說對(duì)嗎？ 答案：不對(duì) 解析：1kg汽油所包含的靜質(zhì)能是91016J，而1kg汽油的燃燒值為4.6107J, 這只是靜質(zhì)能的二十億分之一，而核能約占它總靜質(zhì)能的8.5%，因而物體燃燒、核反應(yīng)釋放出的能量都只是靜質(zhì)能中極小的一部分。 能力提升 一、選擇題(1、2題為單選題，3、4題為多選題) 1．(河北衡水中學(xué)xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期二調(diào))關(guān)于相對(duì)論，下列說法正確的是(　　) A．狹義相對(duì)論認(rèn)為，如果物體在地面上靜止不動(dòng)，任何人在任何參考系里面測(cè)出物體的長度都是一樣的 B．狹義相對(duì)論認(rèn)為，對(duì)于一切物理規(guī)律，所有的參考系都是平權(quán)的 C．狹義相對(duì)論認(rèn)為相對(duì)于觀察者靜止的鐘走得是最慢的 D．廣義相對(duì)論認(rèn)為一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系和一個(gè)均勻的引力場(chǎng)是等效的 答案：D 解析：根據(jù)尺縮效應(yīng)，相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的尺子會(huì)變短，如果物體在地面上靜止不動(dòng)，在相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的參考系里面測(cè)出物體的長度和在地面上測(cè)出物體的長度是不一樣的，故A錯(cuò)誤；狹義相對(duì)論認(rèn)為，一切的慣性參考系都是平權(quán)的，即物理規(guī)律的形式在任何的慣性參考系中是相同的，故B錯(cuò)誤；根據(jù)鐘慢效應(yīng)運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走得慢，狹義相對(duì)論認(rèn)為相對(duì)于觀察者靜止的鐘走得最快，故C錯(cuò)誤；廣義相對(duì)論是一種新的時(shí)空與引力的理論，廣義相對(duì)論認(rèn)為一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系和一個(gè)均勻的引力場(chǎng)是等效的，故D正確。 2．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)生磁感強(qiáng)度足夠大的磁場(chǎng) C．加速器內(nèi)無法產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大的電場(chǎng) 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 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，無法再加速。 3．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(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 答案：AD 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。 4．一個(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，下列說法正確的是(　　) A．物體速度為v時(shí)能量E＝mc2 B．物體速度為v時(shí)動(dòng)能Ek＝mc2 C．物體速度為v時(shí)的動(dòng)能Ek＝mv2 D．物體速度為v時(shí)的動(dòng)能Ek＝(m－m0)c2 答案：AD 解析：物體具有的質(zhì)量與質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量稱為質(zhì)能，E＝mc2表明質(zhì)量與能量之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，物體吸收或放出能量，則對(duì)應(yīng)的質(zhì)量會(huì)增加或減少，故選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。 二、非選擇題 5．(1)冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的線速率為4.83103 m/s，求其靜止質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的百分之幾？ (2)星際火箭以0.8c的速率飛行，其靜止質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的多少倍？ 答案：(1)99.999 9%　(2)0.6倍 解析：設(shè)冥王星的靜止質(zhì)量為m0，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m，由公式m＝可得 ＝100%＝99.9999% (2)設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為m′0，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m′，則＝＝0.6倍。 6．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，5.0s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： (1)飛船中的人測(cè)得彗星將以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)？ (2)從飛船中的時(shí)鐘來看，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)4.0s 解析：這是一個(gè)相對(duì)論速度變換問題。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)由速度變換可得所求結(jié)果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 7．太陽在不斷地輻射能量，因而其質(zhì)量不斷地減少。若太陽每秒鐘輻射的總能量為41026J，試計(jì)算太陽在一秒內(nèi)失去的質(zhì)量。估算5000年內(nèi)總共減少了多少質(zhì)量，并與太陽的總質(zhì)量21027t比較之。 答案：1010kg　3.5041020kg　3.510－10，消耗的質(zhì)量可以忽略 解析：根據(jù)相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系式E＝mc2，可知，能量的任何變化必然導(dǎo)致質(zhì)量的相應(yīng)變化，即ΔE＝Δmc2。 由太陽每秒鐘輻射的能量ΔE可得其每秒內(nèi)失去的質(zhì)量為Δm＝ΔE/c2＝41026/(3108)2kg ＝(4/9)1010kg 5000年內(nèi)太陽總共減少的質(zhì)量為： ΔM＝50003652436001010kg ＝7.01020kg 與總質(zhì)量的比值為： P＝＝＝3.510－10 這個(gè)比值是十分微小的。