6.3 广义相对论初步 同步练习 (含部分答案解析) (1)

6.3
广义相对论初步
同步练习
1．惯性质量mi和引力质量mg的关系是（
）
A.mi=mg
B.mi>mg
C.miD.无法确定
答案：A
2．宇宙大爆炸被认为是什么的开始（
）
A.空间
B.时间
C.时间和空间
D.都不是
答案：C
3．你站在一条长木杆AB的中央附近，并且看到木杆落在地上时是两头同时着地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时飞飞小姐正以接近光速的速度由A到B从木杆前面掠过，她看到B端比A端先落到地，她的看法是(　　)
①对的　②错的　③她感觉木杆的长度比你看到的要短
④她感觉木杆的长度比你看到的要长
A．①②
B．③④
C．①③
D．②④
解析：选C.根据相对论，在与杆相对静止的参考系中观察到的同时发生的事件，在与杆相对运动的参考系中观察不再是同时发生的，且观察到沿运动方向上靠前端的事件先发生，所以她的看法是正确的．由相对论“尺缩效应”可知③也是正确的．
4．以下说法中，错误的是(　　)
①矮星表面的引力很强　②在引力场弱的地方比引力场强的地方，时钟走得快些　③在引力场越弱的地方，物体长度越长　④在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移
A．①②
B．③④
C．①③
D．②④
解析：选B.因矮星体积很小，质量却不小，所以矮星表面引力很强，①对；根据广义相对论的结论，引力场越强，时间进程越慢，在引力垂直方向上长度变短，而在引力方向上没有这种效应，所以，②对③错；在引力场强的地方，光谱线向红端偏移，称为引力红移，④错．
5．
1917年,爱因斯坦用广义相对论引力场方程对宇宙进行了考察,建立了有限无边的________.后来人们又建立的_________获得了一些观测事实的支持,已被大多数科学家所接受.
答案：静态宇宙模型
“大爆炸”宇宙模型
6．引力的存在对时间的影响是:在引力场中,时钟_________,引力场越强,时钟变慢_________.引力的存在对空间的影响是:在引力方向上,空间间隔_________,在与引力垂直的方向上,空间间隔_________,发生了_________,引力越强的地方,这种效应_________.
答案：变慢
越甚
不变
变短
弯曲
越明显
7．“双生子佯谬”讲的是这样一件事：假设在地球上有一对孪生兄弟，哥哥乘宇宙飞船遨游太空，弟弟留在地球上，根据相对论中“时钟变慢效应”，有人认为，当哥哥返回地球，应比弟弟年轻.还有人认为，哥哥与宇宙飞船相对静止，弟弟随地球一起遨游太空，同样根据“时钟变慢效应”，弟弟应比哥哥年轻.
那么,究竟谁更年轻 为什么
解析:在狭义相对论中,时间延缓效应是相对的;在广义相对论中,情况就不一样了,在引力场中,时钟变慢,时间的变慢是受引力场的影响,故事中的哥哥乘坐宇宙飞船离开地球时,要做加速运动,使自己获得某一速度后才做匀速运动.他想要返回地球与弟弟相遇,必须首先将自己的飞船减速,到达某一星球,然后调头做加速运动,在到达地球之前,又得做减速运动.飞船经历了4个加速或减速的过程,飞船不再是惯性系了.留在地球上的弟弟却没有经历这4个过程.哥哥和弟弟经历的物理过程不相同,他们不能处于“平等”地位.在这4个过程中,哥哥处在加速参考系,在加速参考系中出现的惯性力场等效于引力场,时钟在引力场中“走时变慢”.考虑到飞船中出现了引力场,无论是从地球上弟弟的观点出发,还是从飞船中哥哥的观点出发,都会得出“遨游太空的哥哥年轻”的答案.
答案：哥哥年轻
8．举例说明雷达回波延迟现象,并解释其中的原理.
解析:例如从地球上发出的雷达信号,经太阳附近到达某一星球后再反射回地球,传播的时间会有所延迟.
根据广义相对论,光线在引力场中会发生弯曲,太阳等大质量的物体附近的引力场非常强,当光经过它们附近时发生弯曲,可以看成光多走了一段路程,或等效为光速“变慢”，所以接收到的反射波在时间上有延迟现象.