相对论的诞生
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.下列说法中正确的是（ ）?
A.17世纪末期，以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系?
B.1632年爱因斯坦发表了《关于两个世界体系的对话》?
C.牛顿运动定律仅在惯性系中才能成立?
D.力学规律在任何惯性系中都是相同的,这个论述叫做伽利略相对性原理?
2.下列哪些说法符合狭义相对论的假设（ ）
A.在不同的惯性系中，一切力学规律都是相同的
B.在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的
C.在不同的惯性系中，真空中的光速都是相同的
D.在不同的惯性系中，真空中的光速都是不同的
3.关于电磁波，下列说法正确的是（ ）?
A.电磁波与机械波一样都有衍射、干涉现象，所以它们没有本质的区别?
B.在一个与光速方向相对运动速度为的参考系中，电磁波的传播速度为或
C.电磁场是独立的实体，不依附在任何载体中?
D.伽利略相对性原理包括电磁规律和一切其他物理规律
4.下列几种说法：?
(1)所有惯性系统对物理基本规律都是等价的.
(2)在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关.?
(3)在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同.?
关于上述说法( )?
A.只有(1)(2)是正确的?
B.只有(1)( 3)是正确的?
C.只有 (2)(3)是正确的
D.三种说法都是正确的
5.关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( ）??
A.适用于宏观物体?
B.适用于微观物体?
C.适用于高速运动的物体?
D.适用于低速运动的物体?
6.下列说法中正确的是（ ）?
A.相对性原理能简单而自然地解释电磁学的问题?
B.在真空中，若物体以速度背离光源运动，则光相对物体的速度为?
C.在真空中，若光源向着观察者以速度运动，则光相对于观察者的速度为?
D.麦克耳孙—莫雷实验得出的结果是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
7.下列物体的运动服从经典力学规律的是（ ）
A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动
B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运动
C.物体运动的速率接近真空中的光速
D.能量的不连续现象
8.以下说法中正确的是（ ）
A.经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的
B.经典物理规律也适用于高速运动的物体
C.力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的
D.力学规律在任何惯性系里都是等价的
9.下列说法正确的是（ ）
A.在以的速度沿竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比大
B.在以的速度沿竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比小
C.在以的速度沿竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光，对地速度为
D.在以的速度沿竖直方向升空的火箭上沿任一方向发出的光，对地速度都为
10.设某人在以速度为0.5的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是（ ）
A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5
B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5?
C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是?
D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.设有甲、乙两人，甲以2 m/s的速度向东行走，乙以1.5 m/s的速度向西行走，求甲相对乙的速度大小为 .?
12.20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦建立了 ，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革.?
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（11分）试述经典力学的时空观及所遇到的困难.
14.（14分）请同学们考虑并回答以下几个问题：
(1)如图1所示，参考系相对于参考系静止时，人看到的光速应是多少？?
图1
(2)参考系相对于参考系以速度向右运动，人看到的光速应是多少？?
(3)参考系相对于参考系以速度向左运动，人看到的光速又是多少？
???
15.（11分）（讨论题）请同学们讨论一下狭义相对论为什么叫做假设而不叫做原理？
?
16.（12分）如图2所示，在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为=5 kg的小球，正随车厢以20 m/s的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的=5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？
图2
??
?
?
?
?
?
?
第一节 相对论的诞生 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13
14.
15
16.
第一节 相对论的诞生 参考答案
一、选择题
1.CD 2.ABC 3.C?
4.D 解析：狭义相对论认为：物体所具有的一些物理量可以因所选参考系的不同而不同，但它们在不同的参考系中所遵从的物理规律却是相同的，即（1）（2）都是正确的.光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的.即光在真空中沿任何方向的传播速度都是相同的.?
5.AD 6.D
7.AB 解析：经典力学规律只适用于宏观、低速物体的运动，所以A、B正确，C错误；能量的不连续现象涉及量子论，不适合用经典力学来解释，所以选项D错误.?
8.D 解析：在所有惯性系中，一切物理规律都是等价的，故D正确，C错误；经典物理规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似，所以经典物理规律只适用于低速运动的物体，而经典物理中的速度合成公式也只适用于低速情况，故A、B均错误.?
9.CD 解析：根据光速不变原理可知，光速在不同惯性参考系中总是相同的.?
10. CD 解析：根据狭义相对论的两个基本假设之一；光速度不变原理可知，观察者在地面上、飞船中观测光的速度均为，故C、D正确，A、B错误.
二、填空题
11.3.5 m/s 解析：本题主要是考查了速度的相对性，确定一个物体速度的前提是参考系的选取，首先要分析知道甲是以乙为参考系的，然后转化为数学问题进行求解.设甲相对乙的速度为,则m/sm/s m/s.?
12.狭义相对论?
三、计算题
13.经典力学的时空观认为：时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的.按该观点和伽利略的相对性原理，就会得到在不同的惯性系中所测得的光速是不同的.而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难.?
14.三种情况都是 解析：根据狭义相对论理论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，都应是.
15.虽然这两个假设可以由麦克尔孙—莫雷实验直接推出，但毕竟是有限的几次实验，只有用这个假设得出大量的结论与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理，这才是科学的态度.
16.10 m/s 30 m/s 解析：对车上的观察者：?
物体的初速，加速度=1 m/s2.
10 s时的速度10 m/s?
对地上的观察者?
方法一：物体初速度=20 m/s?
加速度 m/s?2?
10 s末速度30 m/s?
方法二：根据速度合成法则?
m/s=30 m/s?
注意：在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个10 m/s，另一个30 m/s，但我们却用了同样的运动定律和速度合成法则.也就是说，力学规律在任何惯性系中都是相同的.?
第三节 狭义相对论的其他结论
一、选择题（本题包括5小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共25分）
1.在一列相对于地面的速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论速度叠加公式，下列说法正确的是（ ）?
A.人相对于地面的速度小于人的速度和火车的速度之和?
B.人相对于地面的速度大于人的速度和火车的速度之和?
C.只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速?
D.不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速
2.关于物体的质量，下列说法正确的是（ ）
A.在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的?
B.在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度变化而变化?
C.在相对论力学中，物体静止时的质量最小?
D.在相对论力学中，物体的质量随物体的速度的增大而增大?
3.一个物体静止时质量为 ，能量为；速度为时，质量为 ，能量为，动能为，下列说法正确的是（ ）?
A.物体速度为时能量?
B.物体速度为时动能?
C.物体速度为时动能?
D.物体速度为时动能?
4.为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程,下列说法中不正确的是（ ）
A.表明物体具有的能量与其质量成正比
B.根据可以计算核反应中释放的核能
C.一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损?
D.中的E是发生核反应中释放的核能
5.如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行，他是否可以根据下述变化发觉自己在运动( )?
A.他的质量在减少?
B.他的心脏跳动慢下来?
C.他永远不能由自身的变化知道他是否在运动
D.他在变大?
二、填空题（本题共4小题，每小题6分，共24分.请将正确的答案填到横线上）
6.太阳的辐射能来自其内部的核聚变反应，太阳每秒向周围空间辐射出的能量约为5×1026 J，由于这个原因，太阳每秒都减少质量.把这个质量同太阳目前的质量2×1030 kg做比较是 倍.
7.用质子轰击锂核，生成2个α粒子，若用表示质子的质量，表示锂核质量，表示α粒子质量，则此反应中释放的能量= .
8.在一次正负电子湮灭实验中，两个电子相向运动，每个电子相对地面的速度都是0.8，它们的相对速度是 .?
9.（海南高考）设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的倍.则粒子运动时的质量等于其静上质量的 倍，粒子运动速度是光速的 倍.
三、计算题（本题共4小题，共51分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
10.（10分）北京正负电子对撞机中电子动能=2.8×109 eV，求电子速率比光速小多少？?
???
?
11.（10分）静止的质量为1 kg的物体，以10 m/s的速度运动，具有的动能是多少？与这个动能相对应，它的质量增加了多少？
????
12.（10分）（探究题）一个原来静止的电子，经过100 V的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？这时能不能使用公式？?????
??
?
?
13.（11分）设快速运动的介子的能量约为=3 000 MeV,?而这种介子在静止时的能量为=100 MeV.若这种介子的固有寿命为=2×10-6 s，求它运动的距离.(真空中的光速=2.997 9×108 m/s)
?
?
?
?
?
?
14.（10分）如果总能量是静能的倍，求该粒子的速度.?
?
?
?
?
?
第三节 狭义相对论的其他结论 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
答案
二、填空题
6． 7. 8． 9.
三、计算题
10.
11.
12
13.
14.
第三节 狭义相对论的其他结论 参考答案
一、选择题
1.AD?
2.ACD 3.AD?
4.D 解析：爱因斯坦的质能方程反映了物体质量与能量、质量变化与能量变化间的关系.式中的能量并非单指核能，而是表示物体具有的各种能,故A、B、C正确，D错.
5.C 解析：宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化，所以选项A、B、D错误，选项C正确.?
二、填空题
6.2.8×10-21 解析：由爱因斯坦质能方程可知：??=??,可得??kg=5.6×109 kg,?
倍数==2.8×10-21（倍）.?
7.?解析：核反应过程中有能量放出，因此有质量亏损，根据??=??,而??=，所以??.?
8.0.975 6
9. ?
三、计算题
10.5 m/s 解析：因为(0.511×106 eV)?
所以≈,得?
又,故?
求得 m/s.?
11.50 J kg?
解析： kg?
则质量增加了：?
?? kg?
动能 J=50 J.
12.动能1.6×10-17 J 质量改变了0.02% 速度为5.9×106 m/s 可以使用公式?
解析：加速后电子的动能是=1.6×10-19×100 J=1.6×10-17 J,,所以,即0.02%.?
可见电子质量改变了0.02%，说明电子加速后的速度与光速相比仍然很小，因此可以使用这个公式,得：?
m/s=5.9×106 m/s.?
13.1.8×104 m?
解析：根据
可得=30?
由此求出2.996×108 m/s?
又介子运动的时间,因此它运动的距离≈1.8×104 m.?
14. 解析：粒子总能量，所以，即.
第二节 时间和空间的相对性
一、选择题（本题包括8小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共32分）
1.在一惯性系中观测，两个事件同地不同时，则在其他惯性系中观测，它们（ ）?
A.一定同时?
B.可能同时?
C.不可能同地，但可能同时?
D.不可能同地，也不可能同时?
2.惯性系中有一边长为的正方形，从相对系沿方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是图1中的（ ）??
图1
3.甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺，则下列说法正确的是（ ）?
A.甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度大?
B.甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度小?
C.乙看到甲手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度大?
D.乙看到甲手中的尺长度比乙看到自己手中尺长度小
4.假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是（ ）
?
A.这个人是一个矮胖子?
B.这个人是一个瘦高个子?
C.这个人矮但不胖?
D.这个人瘦但不高
5.设航天英雄杨利伟乘坐的火箭在高速升空时（接近光速），他用望远镜来观察高空中飘浮的巨大气球，则观察结果是（ ）??
A.变得更小的球?
B.变得更大的球?
C.像一只竖直放置的橄榄球?
D.像一只水平放置的橄榄球?
6.一列火车以接近光的速度从我们身边飞驶而过，下列说法中正确的是（ ）?
A.我们感到车厢和车窗的高度都变高了?
B.我们感到车厢和车窗的高度都变矮了?
C.我们感到车厢的前后壁的距离变小了?
D.车上的人认为车上与车下的情况都与往常一样
7.话说有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是（ ）?
A.哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了?
B.弟弟思念哥哥而加速生长了?
C.由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢?
D.这是神话，科学无法解释
8.根据经典物理学知识，关于人们对时间和空间的认识，下列说法正确的是（ ）?
A.时间和空间是绝对的，与物质的存在和物质的运动都无关?
B.时间和空间可以脱离物质而独立存在，二者之间也无联系?
C.时间和空间可以脱离物质而独立存在，二者之间存在一定的联系?
D.时间和空间不能脱离物质而独立存在，二者之间存在一定的联系
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
9.(1)以8×103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过1 min,地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是 min.?
(2)若卫星以0.9（为真空中的光速）的速度在太空中飞行，其中一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是 min.?
(3)若卫星以0.9的速度在太空中飞行，地面上的观察者看到卫星上有一只完好的手表恰好走过了1 min，则卫星上的观察者认为这只表已经走了 min.?
10.设想一光子飞船以=0.95的速率相对于地球运
动，若飞船上宇航员用测时器测他吸一支烟用
去10 min，地球上的观测者测他吸一支烟用去
min.
三、计算题（本题共6小题，共56分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
11.（9分）假定一列火车沿着固定在惯性参考系中的直线轨道以不变的速度运动（较大）,第二惯性参考系连接在火车上，与火车一起运动，假定从火车的前后每一端发出一个闪电，有人出现在系点，在和正中间，如图2所示，他观测到闪电同一瞬时到达点，则坐在火车上中点的另一个观察者观测到什么样的“事件”？?
图2
12.（9分）π介子与质子相碰可产生其他粒子.其中有一种k0粒子，它经=1×10-1 m的距离便衰变成两个具有相反电荷的π介子，若k0粒子的速率为=2.24×108 m/s，试求其固有寿命.?
?
?
13.（10分）如图3所示，在地面上点固定一光源，在离光源等距的两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：?
(1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？
(2)在沿方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？?
??
图3
?
?
?
?
?
14.（10分）（创新题）人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016 m.设有一宇宙飞船往返于地球与人马星座α星之间.若宇宙飞船的速度为0.999，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？
?????
15.（9分）一汽车以108 km/h的速度沿一长直的高速公路行驶，试求站在路旁的人观察到该汽车长度缩短了多少？已知此汽车停在路旁时，测得其长度为3 m.???
?
?
?
16.（9分）假如有一对孪生兄弟和，其中乘坐速度为=0.9的火箭飞往大角星（牧夫座a），而后又飞回地球.根据在地球上的观测，大角星离地球有40万光年远，这次往返飞行经历时间为80.8年.如果在离开地球时，他们的年龄都为20岁，试问当回到地球时，他们的年龄各有多大？
第二节 时间和空间的相对性 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
二、填空题
9． 10.
三、计算题
11.
12.
13.
14.
15.
16.
第二节 时间和空间的相对性 参考答案
一、选择题
1.B?
2.C 解析：由相对论长度相对关系得到正方形沿轴方向长度变短,所以得到C图象.?
3.BD 解析：设尺静止时长为，则甲看到乙手中的尺感觉，可见A错误，B正确；乙看甲手中尺的感觉,可见C错误，D正确.?
4. D 5.D 6.C 7.C 8.AB?
二、填空题
9.（1）1+1.33×10-10 （2）2.3 （3）0.436?
解析：（1）卫星上观测到的时间为??=1 min，卫星运动的速度为=8×103 m/s，所以地面上观测到的时间为： min=(1+1.33×10-10) mi.?
结论：对于该卫星来说，相对论效应微不足道.?
（2）地面上观察的时间为：?
??t= min≈2.3 min.?
(3)飞船上的人认为这只表走时为= min≈0.436 min.?
10.32.0 min 解析：宇航员在运动的飞船上用了??=10 min，在地面上用??，则根据公式有：?
≈32.0 min.?
即地球上计时器记录宇航员吸一支烟用去32.0 min，运动的钟变慢了.
三、计算题
11.的观察者看到的闪光出现在的闪光之前
解析：坐在火车上中点一个观察者发现，来自火车前端光比来自后端闪光先期到达这是因为由于对两个闪光来说光速相对于系也都有相同速度，火车向右运动，是迎着的闪光前进的，缩短了光程，而顺着点的闪光前进，延长了光程，所以中的点的观察看到点的闪光出现在点的闪光之前.?
12.3.0×10-10 s 解析：k0粒子的速率已达=2.24×108 m/s，是光速的70%以上，应该用相对论解题.在实验中测得的粒子运动的时间间隔为s=4.5×10-10 s?
根据时间延缓效应?
=4.5×10-10× s=3.0×10-10 s.?
13.（1）同时收到 （2）B先接收到?
解析：（1）因光源离A、B两点等距，光向A、B两点传播速度相等，则光到达A、B两点所需要的时间相等.即在地面参考系中观测，两接收器同时收到光信号.?
（2）对于火车参考系来说，光源和A、B两接收器都沿方向运动，当光源发出的光向传播时，和都沿着方向运动了一段距离到达和，如图4所示，所以光到达的距离更长，到达的距离更短，即在火车参考系中观测，比先收到信号.
图4
14.??=9年 ??=0.4年 解析：以地球上的时钟计算：?
?? s≈2.87×108 s≈9年；?
若以飞船上的时钟计算：因为??t=??t′/1-(v/c)?2，?
所以得?
= s≈1.28×107 s≈0.4年?
15.1.5×10-14 m?
解析：按长度收缩公式?
汽车长度缩短量为，把上式右端后一项按二项式定理展开，并考虑到
，则有：?
已知=3 m,=108 km/h30 m/s，3×108 m/s代入上式，得??×=1.5×10-14 m.
16.的年龄为100.8岁，的年龄为55.2岁.?
解析：设在飞船惯性系中经历的时间为t′，根据尺缩效应得：,即80.8=，解得：＝35.2.所以回到地球时的年龄为（岁）.?
第四节 广义相对论简介
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共50分）
1.通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有（ ）?
A.停在地面上的汽车?
B.绕地球做匀速圆周运动的飞船?
C.在大海上匀速直线航行的轮船?
D.进站时减速行驶的火车?
2.关于非惯性系，下列说法正确的是（ ）?
A.匀速运动的参考系是非惯性系?
B.变速运动的参考系是非惯性系?
C.牛顿定律在非惯性系中不再成立?
D.牛顿定律在非惯性系中仍然成立?
3.下列哪种说法属于广义相对性原理( )?
A.力学规律在任何惯性系中都是相同的?
B.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的?
C.在任何参考系中，物理规律都是相同的?
D.在不同的参考系中，物理规律有所不同?
4.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，由此，他作出如下判断中，正确的说法是（ ）?
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.此飞船可能在远离任何天体的空间中匀速飞行?
5.下列说法中正确的是（ ）?
A.物质的引力使光线弯曲?
B.光线弯曲的原因是由于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?
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，已知小球不受到明显的引力作用下，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.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，下列说法中正确的是（ ）??
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
8.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，物理规律都是不同的，例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
9.下列属于广义相对论结论的有( )?
A.尺缩效应?
B.时间变慢?
C.光线在引力场中偏转?
D.水星近日点的进动?
10.人类最早对宇宙的认识学说是( )?
A.地心说
B.日心说?
C.大爆炸学说
D.以上说法都不正确?
二、填空题（本题共3小题，每小题6分，共18分.请将正确的答案填到横线上）
11.在广义相对论中爱因斯坦提出：对于表述各种物理过程的规律来讲，所有参考系都是等价的，这叫做 .
12.关于宇宙的成因，目前比较易被接受的是宇宙起源于 .?
13.在以0.5加速度前进的火车中，摆长为的单摆的周期为火车静止时单摆周期的 ?倍.（为自由落体的加速度）?
三、计算题（本题共4小题，共32分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
14.（16分）21世纪，宇航员要在空间站中长期生活，为了克服失重带来的不利影响，有一种设计中的空间站看起来像个大车轮，它绕轴自转，其上各点都有一个指向转动轴的向心加速度，以空间站为参考系，与它一起旋转的物体都受到一个背离转动轴的惯性力，这样就人为造出一个重力，若空间站半径是50 m，为了使边缘处的自由落体加速度与地球表面相同，空间站每分钟应转多少转？如果半径是100 m呢？?????
15.（16分）现在，科学家们正在设法探寻“反物质”.所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反.据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数分别为多少？?
?
第四节 广义相对论简介 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12. 13.
三、计算题
14.
15
第四节 广义相对论简介 参考答案
一、选择题
1.BD 2.BC 3.C 4.C 5.ACD 6.AD
7.AD 8.AD 9.CD?
10.A 解析：人类对宇宙的认识是一个渐进的过程.在人
类历史上，相当长的时期内，人们认为地球是宇宙的中心，后来哥白尼提出了“日心说”，认为太阳是宇宙的中心，后来人类对宇宙的起源进行探究，物理学家伽莫夫提出了大爆炸学说.?
二、填空题
11.广义相对性原理?
12.大爆炸 解析：目前关于宇宙成因有许多说法，其中具代表性并为多数科学家所接受的是“大爆炸”学说，认为宇宙起源于一次大爆炸.?
尽管“大爆炸”学说受到很多人支持，但仍有多不解之谜.?
13.0.94 解析：火车静止时单摆周期为，据单摆的周期公式有：
火车以0.5加速度前进时，增加一个与加速度反向的惯性力，则车内的自由落体加速度等效为：?
1.12?
此时单摆的周期
，即?
0.94.?
故以0.5加速度行驶的火车中，单摆周期为火车静止时单摆周期的0.94倍.?
三、计算题
14.半径为50 m时，转速为每分钟4.2转；?
半径为100 m时，转速为每分钟3.0转.?
解析：在空间站的边缘，物体所受的惯性离心力为，物体所受的重力,题目要求，由此解出0.44 rad/s.
这个角速度折合每分钟4.2转.由于所需角速度跟空间站半径的二次方根成反比，所以如果半径是100 m，转速可以降为每分钟3.0转.
15.4 -2 解析：因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反.所以，反α粒子质量数为4，电荷数为-2.?
