2019-2020年高中物理 第6章 第3节广义相对论初步第4节探索宇宙课时训练 鲁科版选修3-4.doc

2019-2020年高中物理 第6章 第3节广义相对论初步第4节探索宇宙课时训练 鲁科版选修3-4【基础达标】1.(基础理论辨析题)关于广义相对论和宇宙的起源，下列说法正确的是()A.在广义相对论中，爱因斯坦把狭义相对性原理发展到了非惯性系B.一切物体的惯性和引力是两个相同的属性C.匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场是不可区分的D.在引力场中引力越强，时钟变得越快E.我们的宇宙将一直膨胀下去F.黑洞的问题科学家还未探索清楚2.关于广义相对论，下列说法正确的是()A.广义相对性原理是广义相对论的基本原理之一B.广义相对论不能应用到非惯性参考系中C.等效原理是广义相对论的基本原理之一D.广义相对论与实验事实不符3.关于广义相对论的实验检验，下列说法中正确的是()A.物质的引力使光线弯曲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4.如图所示是黑洞的示意图，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，下列说法正确的是()A.内部也是漆黑一片，没有任何光B.内部的光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C.所有中子星都会发展为黑洞D.如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去5.支持宇宙大爆炸理论的事实是()A.水星近日点的进动B.光线在引力场中的弯曲C.哈勃发现，遥远恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比，波长变长D.长度缩短效应6.宇宙飞船在星际飞行时，宇航员发现从手中自由释放的小球能够自由落下，已知小球没有受到明显的引力作用，下列说法正确的是()A.飞船可能正在向上加速运动B.飞船可能正在向上减速运动C.飞船可能正在向下加速运动D.惯性力使小球向下加速运动7.关于广义相对论的基本原理，下列说法中正确的是()A.在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理B.在不同的参考系中，物理规律是不同的，如牛顿定律仅适用于惯性参考系C.一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理D.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理【能力提升】1.在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法正确的是()A.船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B.船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的2.关于宇宙的起源，下列说法中正确的是()A.宇宙是固定不变的B.“大爆炸”模型是宇宙起源中获得观测事实支持的模型C.哈勃发现的红移现象支持宇宙“大爆炸”模型D.宇宙膨胀到极大值后再收缩为一个新的奇点3.关于广义相对论，下列说法中正确的是()A.万有引力可以用广义相对论作出正确的解释B.惯性质量和引力质量不相等，它们遵从不同的规律C.广义相对论是惯性参考系之间的理论D.万有引力理论无法纳入广义相对论的框架4.(能力挑战题)若宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系，当他发现飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底时，由此，他作出的如下判断中，正确的是()A.此飞船一定是停在某个星球的表面上B.此飞船一定是正在远离任何天体的空间加速飞行C.此飞船可能是停在某个星球的表面上，也可能是正在远离任何天体的空间加速飞行D.此飞船可能是在远离任何天体的空间中匀速飞行5.哪些实验观测支持广义相对论?答案解析【基础达标】1.【解析】选A、C、F。在广义相对论中，爱因斯坦把狭义相对性原理发展到了非惯性系，A项正确；一切物体的惯性和引力是两个完全不同的属性，B项错误；匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场不可区分，C项正确；在引力场中，引力越强，时钟变得越慢，D项错；无法确定我们的宇宙是否将一直膨胀下去，E项错；黑洞的问题有待科学家进一步去探索，F项正确。2.【解析】选A、C。广义相对论有两个基本原理广义相对性原理和等效原理，A、C正确；广义相对论可以应用到非惯性参考系中，与实验事实相符，B、D错误。3.【解析】选A、C、D。根据广义相对论的几个结论可知，选项A、C、D正确，B错误。4.【解析】选B、D。少数中子星会发展成为黑洞。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。由于引力的作用，其光线弯曲程度很大，不能射出。当有一个小的星体经过黑洞时，由于黑洞质量很大，对小星体有很强大的引力，把小星体吸引进去。因此正确选项是B、D。5.【解析】选C。大爆炸理论的主要观点是宇宙起源于一个“奇点”，发生大爆炸后，宇宙不断膨胀，温度不断降低。根据多普勒效应，如果恒星离我们而去，光的颜色偏红。哈勃的发现，表明不管往哪个方向看，远处的星系正急速远离我们而去，所以C正确。6.【解析】选A、D。根据相对性原理，小球能够自由落下，飞船可能正在向上加速运动，故选项A、D正确，B、C错误。7.【解析】选A、D。根据广义相对性原理和等效原理可知，选项A、D正确，B、C错误。【变式备选】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【解析】选C。这是经典力学的相对性原理，即不可能通过力学实验测得惯性系的绝对速度，故不能判断船航行的方向。力学规律在任何惯性系中都是相同的，故他向各个方向跳的最大距离相同，C项正确。【能力提升】1.【解析】选A、D。飞船做匀加速直线运动，在光传播的同时，飞船的速度也在不断增加，因此飞船上观察者看到的光的径迹是一条曲线，故选项C错误，D正确。而飞船外的观察者看到光是一条直线，故选项A正确，B错误。2.【解析】选B、C。哈勃发现的红移现象支持宇宙“大爆炸”模型，故A错，B、C对。现在还不能确定宇宙的发展类型，D错。3.【解析】选A。万有引力可以纳入广义相对论的框架，可以用广义相对论作出正确的解释，A对、D错；惯性质量和引力质量相等，遵从相同的规律，B错；广义相对论是非惯性参考系之间的理论，C错。【总结提升】如何选择非惯性系为参考系解题(1)由广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的，这意味着惯性系中的运动定律，在非惯性系中都是相同的。(2)由等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。这意味着一个非惯性系可以看作一个惯性系，只不过是该惯性系的后面有一个均匀的引力场，这样选非惯性系作为参考系解题，可以使用我们学过的运动定律，但在分析受力时应分析惯性力的作用。4.【解题指南】解答本题的关键是认真领会广义相对论的等效原理，即匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场不可区分。【解析】选C。根据等效原理，可知可能是由于飞船处于某个星球的引力场中，也可能是飞船正在远离任何天体的空间加速飞行。故选项C正确。5.【解析】水星近日点的进动、光线在引力场中的弯曲、引力红移现象和雷达回波延迟都支持广义相对论。答案：见解析