2019-2020學年高中物理 課時分層作業(yè)21 狹義相對論的其他結論 4 廣義相對論簡介（含解析）新人教版選修3-4

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1、課時分層作業(yè)(二十一) (限時40分鐘) [基礎達標練] 1．愛因斯坦提出了質能方程，關于質能方程，下列說法正確的是(　　) A．質量和能量可以相互轉化 B．當物體向外釋放能量時，其質量必定減小，且減小的質量Δm與釋放的能量ΔE滿足ΔE＝Δmc2 C．如果物體的能量增加了ΔE，那么它的質量相應增加Δm，并且ΔE＝Δmc2 D．質能方程揭示了質量和能量的不可分割性 E．mc2是物體能夠放出能量的總和 [答案]　BCD 2．關于公式m＝，下列說法中正確的是(　　) A．式中的m是物體以速度v運動時的質量 B．式中的m0是物體以速度v運動時的質量 C．當物體運動速度v＞0時

2、，物體的質量m＞m0，即物體的質量改變了，故經典力學不適用 D．當物體以較小的速度運動時，質量變化十分微小，經典力學理論仍然適用，只有當物體以接近光速運動時，質量變化才明顯，故經典力學適用于低速運動，而不適用于高速運動 E．通常由于物體的速度太小，質量的變化引不起我們的感覺，在分析地球上物體的運動時，不必考慮質量變化 ADE　[公式中的m0是物體的靜質量；在運動速度v遠小于光速時，經典力學依然成立，故選項B、C錯而A、D、E對．] 3．下列問題需要用相對論來進行解釋的是(　　) A．“嫦娥一號”的運行軌跡的計算 B．噴氣式飛機的空中運行 C．人造太陽的反應過程 D．紅矮星的演變

3、過程 E．星球引起的引力紅移 CDE　[C選項中的過程屬于微觀的情況，D選項中的過程屬于高速的情況．E項中屬于廣義相對于論的結論．] 4．下列說法中正確的是(　　) A．由于太陽引力場的影響，我們有可能看到太陽后面的恒星 B．強引力作用可使光譜線向紫端偏移 C．引力場越強的位置，時間進程越慢 D．由于物質的存在，實際的空間是彎曲的 E．引力不會對空間產生影響 ACD　[由廣義相對論我們知道：物質的引力使光線彎曲，因此選項A、D是正確的；在引力場中時間進程變慢，而且引力越強，時間進程越慢，因此我們能觀察到引力紅移現(xiàn)象，所以選項C正確．] 5．下列說法中正確的是(　　) A．

4、在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的，這就是廣義相對性原理 B．在不同的參考系中，物理規(guī)律都是不同的，例如牛頓運動定律僅適用于慣性參考系 C．一個均勻的引力場與一個做勻速運動的參考系等價，這就是著名的等效原理 D．一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價，這就是著名的等效原理 E．物體的運動速度不能無限增加 ADE　[由廣義相對性原理和等效原理的內容知A、D正確；由狹義相對論結論知E正確．] 6．已知太陽內部進行著激烈的熱核反應，每秒鐘輻射的能量為4×1026J，則可算出太陽的質量每秒減小約為________t. [解析]　由質能方程ΔE＝Δmc2，得：Δm＝＝ kg＝4.4

5、×109 kg＝4.4×106 t. [答案]　4.4×106 7．一觀察者測出電子質量為2m0，求電子速度為多少．(m0為電子的靜止質量) [解析]　電子的運動質量是靜止質量的2倍，運用質量公式可解． m＝2m0，代入質量公式m＝，可得2m0＝. 解得v＝c≈0.866c. [答案]　0.866c 8．如果將電子由靜止加速到速率為0.10c，需對它做功多少？如果將電子由速率為0.8c加速到0.9c，又需對它做多少功？ [解析]　對電子做的功，等于電子動能的增量，得： ΔEk＝Ek＝mc2－m0c2＝m0c2 ＝9.1×10－31×(3×108)2×J ＝4.13×10－

6、16 J≈2.58×103 eV. ΔEk′＝Ek2－Ek1 ＝(m2c2－m0c2)－(m1c2－m0c2) ＝m2c2－m1c2 ＝m0c2 ＝9.1×10－31×32×1016×(－)J ＝5.14×10－14 J ≈3.21×105 eV. [答案]　2.58×103 eV　3.21×105 eV [能力提升練] 9．回旋加速器給帶電粒子加速時，不能把粒子的速度無限制地增大，其原因是速度增大使粒子質量________，粒子運動的周期與交變電壓不再________，無法再加速． [解析]　回旋加速器中帶電粒子運動的周期為T＝，當粒子速度比較小時，可以認為其質量是不變

7、的，那么其周期也不變．但當粒子的速度很大，接近光速時，其質量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯變化，粒子運行的周期與交變電壓不再同步，無法再加速． [答案]　增大　同步 10．火箭以c的速度飛離地球，在火箭上向地球發(fā)射一束高能粒子，粒子相對地球的速度為c，其運動方向與火箭的運動方向相反．則粒子相對火箭的速度大小為________． [解析]　由v＝，可得－c＝ 解得v′＝－c，負號說明與v方向相反． [答案]　c 11．地球上的一個觀察者，看見一艘飛船A以2.5×108m/s的速度從他身邊飛過，另一艘飛船B以2.0×108m/s的速度跟隨A飛行，求： (1)A上的乘客看到B的相對速度；

8、 (2)B上的乘客看到A的相對速度． [解析]　(1)A上的乘客看地球以－2.5×108m/s的速度向后運動，B在地面看以2.0×108 m/s的速度向前運動，則A上乘客看B的速度為 u＝＝＝－1.125×108 m/s. (2)B看A則相反，為1.125×108 m/s. [答案]　(1)－1.125×108 m/s　(2)1.125×108 m/s 12．太陽在不斷向外輻射能量，因而其質量也在不斷減少，若太陽每秒鐘輻射的總能量為4×1026J，試計算太陽在1 s內失去的質量．估算太陽在5 000年內共減少了多少質量，并與太陽的總質量2×1027t比較． [解析]　由太陽在每秒鐘輻射的能量可得，其在1 s內失去的質量為Δm＝＝＝×1010kg,5 000年內太陽總共減少的質量為 ΔM＝5 000×365×24×36 00××1010 kg＝7.008×1020 kg.與太陽的總質量相比＝＝3.504×10－10，比值很?。? [答案]　見解析 - 4 -