2019-2020年高中物理 第15章 第3、4节 狭义相对论的其他结论同步练习 新人教版选修3-4.doc

2019-2020年高中物理 第15章 第3、4节 狭义相对论的其他结论同步练习 新人教版选修3-4一、选择题(13题为单选题，47题为多选题)1.如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行(如图)，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动()A你的质量在增加B你的心脏跳动在慢下来C你在变小D你永远不能由自身的变化知道你的速度答案：D解析：根据广义相对论的几个结论，可知选项D正确。2设想有一艘飞船以v0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为()A1.7cB0.1cC0.99c D无法确定答案：C解析：根据相对论速度变换公式：u，得u0.99c，故选项C正确。3一艘大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验，并想由此来判断船航行的方向，假设他每次做的功相同，下列说法正确的是()A如果向东跳得最远，则船向东行驶B如果向东跳得最近，则船向东行驶C他向各个方向跳的最大距离相同，不能由此判断船行方向D他向各个方向跳的最大距离不同，但不能由此判断船行方向答案：C解析：根据广义相对性原理可判C选项正确。4下列问题需要用相对论来进行解释的是()A“嫦娥一号”的运行轨迹的计算B喷气式飞机的空中运行C人造太阳的反应过程D红矮星的演变过程答案：CD解析：凡是高速、微观、强引力问题都需要用相对论来进行解释；C选项中的过程属于微观的情况，D选项中的过程属于强引力的情况。5下列说法中正确的是()A物体的引力使光线弯曲B光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C在强引力的星球附近，时间进程会变慢D广义相对论可以解释引力红移现象答案：ACD解析：根据广义相对论的几个结论可知，选项A、C、D正确，B错误。6(xx山东潍坊模拟)黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是()A内部也是漆黑一片，没有任何光B内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C内部应该是很亮的D如果有一个小的黑体经过黑洞，将会被吸引进去答案：BCD解析：黑洞之所以黑是因为光不能从其中射出，而不是内部没有光线，由于强大的引力作用，小黑体也将会被吸引进去7(xx济南模拟)根据爱因斯坦质能方程，以下说法正确的是()A任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的D若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大答案：ABD解析：根据Emc2，当物体能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故选项A正确；太阳向外辐射能量，对应的总质量一定减小，故选项B正确、选项C错误；当地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量时，地球的总能量增加，对应地球的质量也将增加，选项D正确。二、非选择题8电子的静止质量m09.111031kg，经电压加速后速率为0.94c，求电子的相对论质量。答案：2.691030kg解析：由狭义相对论知mkg2.691030kg。9有人说物体燃烧释放出的能量就是静质能(m0c2)。又有人说核反应释放出的能量就等于静质能(m0c2)，你说对吗？答案：不对解析：1kg汽油所包含的静质能是91016J，而1kg汽油的燃烧值为4.6107J, 这只是静质能的二十亿分之一，而核能约占它总静质能的8.5%，因而物体燃烧、核反应释放出的能量都只是静质能中极小的一部分。一、选择题(13题为单选题，4题为多选题)1(河北衡水中学xxxx学年高二下学期二调)关于相对论，下列说法正确的是()A狭义相对论认为，如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出物体的长度都是一样的B狭义相对论认为，对于一切物理规律，所有的参考系都是平权的C狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最慢的D广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的答案：D解析：根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故A错误；狭义相对论认为，一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的，故B错误；根据钟慢效应运动的钟比静止的钟走得慢，狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得最快，故C错误；广义相对论是一种新的时空与引力的理论，广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的，故D正确。2回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是()A加速器功率有限，不能提供足够大的能量B加速器内无法产生磁感强度足够大的磁场C加速器内无法产生电场强度足够大的电场D速度增大使粒子质量增大，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速答案：D解析：回旋加速器中带电粒子运动的周期为T，当粒子速度比较小时，可以认为其质量是不变的，那么其周期也不变。但当粒子的速度很大，接近光速时，其质量明显增大，周期也发生了明显变化，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速。3在适当的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光()A经太阳时发生了衍射B可以穿透太阳及其他障碍物C在太阳引力场作用下发生了弯曲D经过太阳外的大气层时发生了折射答案：C解析：根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错。4一个物体静止时质量为m0，能量为E0，速度为v时，质量为m，能量为E，动能为Ek，下列说法正确的是()A物体速度为v时能量Emc2B物体速度为v时动能Ekmc2C物体速度为v时的动能Ekmv2D物体速度为v时的动能Ek(mm0)c2答案：AD解析：物体具有的质量与质量对应的能量称为质能，Emc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，故选项A、D正确，B、C错误。二、非选择题5(1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83103 m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几？(2)星际火箭以0.8c的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？答案：(1)99.9999%(2)0.6倍解析：设冥王星的静止质量为m0，运动质量为m，由公式m可得100%99.9999%(2)设星际火箭的静止质量为m0，运动质量为m，则0.6倍。6设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞。试问：(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞。答案：(1)0.946c(2)4.0s解析：这是一个相对论速度变换问题。取地球为S系，飞船为S系，向东为x轴正向，则S系相对S系的速率v0.60c，彗星相对S系的速率ux0.80c(1)由速度变换可得所求结果ux0.946c即彗星以0.946c的速率向飞船靠近。(2)由时间间隔的相对性有t5.0 s解得4.0 s7.太阳在不断地辐射能量，因而其质量不断地减少。若太阳每秒钟辐射的总能量为41026J，试计算太阳在一秒内失去的质量。估算5000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量21027t比较之。答案：1010kg3.5041020kg3.51010，消耗的质量可以忽略解析：根据相对论的质能关系式Emc2，可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即Emc2。由太阳每秒钟辐射的能量E可得其每秒内失去的质量为mE/c241026/(3108)2kg(4/9)1010kg5000年内太阳总共减少的质量为：M50003652436001010kg7.01020kg与总质量的比值为：P3.51010这个比值是十分微小的。