2019-2020學年高中物理 第15章 相對論簡介 第3節(jié)、第4節(jié) 狹義相對論的其他結論 廣義相對論簡介課后練習（含解析）新人教版選修3-4

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1、狹義相對論的其他結論 廣義相對論簡介 一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題) 1．(2019·山西省臨汾一中高二下學期期中)引力波是根據愛因斯坦的廣義相對論作出的奇特預言之一，三位美國科學家因在引力波的研究中有決定性貢獻而榮獲諾貝爾獎，對于引力波概念的提出，可以通過這樣的方法來理解：麥克斯韋認為，電荷周圍有電場，當電荷加速運動時，會產生電磁波；愛因斯坦認為，物體周圍存在引力波，當物體加速運動時，會輻射出引力波，愛因斯坦的觀點的提出，采取了下列哪種研究方法(　D　) A．控制變量法 B．對比法 C．觀察法 D．類比法 解析：常用的物理學研究方法有：控制變量法、等效替代

2、法、模型法、比較法、類比法、轉換法等，這些方法是科學探究中的重要思想方法。愛因斯坦根據麥克斯韋的觀點：電荷周圍有電場，當電荷加速運動時，會產生電磁波，提出了物體周圍存在引力波，當物體加速運動時，會輻射出引力波的觀點，采用了類比法。故選D。 2．愛因斯坦提出了質能方程，揭示了質量與能量的關系。關于質能方程，下列說法正確的是(　B　) A．質量和能量可以相互轉化 B．當物體向外釋放能量時，其質量必定減少，且減少的質量Δm與釋放的能量ΔE滿足ΔE＝Δmc2 C．如果物體的能量增加了ΔE，那么它的質量相應減少Δm，并且ΔE＝Δmc2 D．mc2是物體能夠放出能量的總量 解析：愛因斯坦的質能

3、方程說明物體的質量和能量之間有著E＝mc2這種對應關系，故選項B正確。 3．關于相對論，下列說法正確的是(　D　) A．狹義相對論認為，如果物體在地面上靜止不動，任何人在任何參考系里面測出物體的長度都是一樣的 B．狹義相對論認為，對于一切物理規(guī)律，所有的參考系都是平權的 C．狹義相對論認為相對于觀察者靜止的鐘走得是最慢的 D．廣義相對論認為一個做勻加速運動的參考系和一個均勻的引力場是等效的 解析：根據尺縮效應，相對論時空觀認為運動的尺子會變短，如果物體在地面上靜止不動，在相對于地面運動的參考系里面測出物體的長度和在地面上測出物體的長度是不一樣的，故A錯誤；狹義相對論認為，一切的慣性

4、參考系都是平權的，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錯誤；根據鐘慢效應運動的鐘比靜止的鐘走得慢，狹義相對論認為相對于觀察者靜止的鐘走得最快，故C錯誤；廣義相對論是一種新的時空與引力的理論，廣義相對論認為一個做勻加速運動的參考系和一個均勻的引力場是等效的，故D正確。 4．以下說法中，錯誤的是(　CD　) A．矮星表面的引力很強 B．在引力場弱的地方比引力場強的地方，時鐘走得快些 C．在引力場越弱的地方，物體長度越長 D．在引力場強的地方，光譜線向綠端偏移 解析：因矮星體積很小，質量卻不小，所以矮星表面引力很強，故選項A正確；根據廣義相對論的結論可知，引力場越強，時間進

5、程越慢，故選項B正確，C錯誤；在引力場強的地方光譜線向紅端偏移稱為引力紅移，故選項D錯誤。 5．黑洞是質量非常大的天體，由于質量很大，引起了其周圍的時空彎曲，從地球上觀察，我們看到漆黑一片，那么關于黑洞，你認為正確的是(　BCD　) A．內部也是漆黑一片，沒有任何光 B．內部光由于引力的作用發(fā)生彎曲，不能從黑洞中射出 C．內部應該是很亮的 D．如果有一個小的黑體經過黑洞，將會被吸引進去 解析：黑洞之所以黑是因為光不能從其中射出，而不是內部沒有光線，由于強大的引力作用，小黑體也將會被吸引進去。 二、非選擇題 6．(1)冥王星繞太陽公轉的線速率為4.83×103 m/s，求其靜止質

6、量為運動質量的百分之幾？ (2)星際火箭以0.8c的速率飛行，其靜止質量為運動質量的多少倍？ 答案：(1)99.999 9%　(2)0.6倍 解析：設冥王星的靜止質量為m0，運動質量為m，由公式m＝可得 ＝×100%＝99.999 9% (2)設星際火箭的靜止質量為m′0，運動質量為m′，則＝＝0.6倍。 7．設想地球上有一觀察者測得一宇宙飛船以0.60c的速率向東飛行，5.0 s后該飛船將與一個以0.80c的速率向西飛行的彗星相碰撞。試問： (1)飛船中的人測得彗星將以多大的速率向它運動？ (2)從飛船中的時鐘來看，還有多少時間允許它離開航線，以避免與彗星碰撞。 答案：(1)0.946c　(2)4.0 s 解析：這是一個相對論速度變換問題。取地球為S系，飛船為S′系，向東為x軸正向，則S′系相對S系的速率v＝0.60c，彗星相對S系的速率ux＝－0.80c (1)由速度變換可得所求結果ux′＝＝－0.946c 即彗星以0.946c的速率向飛船靠近。 (2)由時間間隔的相對性有Δt＝＝5.0 s 解得Δτ＝4.0 s - 3 -