6.3、6.4广义相对论初步 探索宇宙 同步练习 (含答案解析) (1)

6.3、6.4广义相对论初步
探索宇宙
同步练习
【课堂训练】
1.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
2.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
3.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，你认为正确的是（
）
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．内部应该是很亮的
D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去
4.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
【课后巩固】
5.对大爆炸理论提供支持的事实是（
）
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.下列说法中正确的是（
）
A.万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释
B.电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释
C.狭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狭义相对论的框架
8.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
9.根据牛顿第二定律，物体在恒力作用下由静止开始做加速运动可以获得超过光速的速度，这种分析有什么不对？
10.有人说物体燃烧释放出的能量就是静质能（）.又有人说核反应释放出的能量等于静质能（），你认为对吗？
11.一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长度为a，宽度为b，质量为，由此可算得其面积密度为.假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度v做匀速直线运动，此时再测算该矩形薄板的面积密度为多少？
答案解析
1.【解析】选C.根据宇宙大爆炸理论分析可知选项C正确.
2.【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.
3.【解析】选B、C、D.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，因此内部应该很亮.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万有引力，把小星体吸引进去.因此正确选项是B、C、D.
4.【解析】选A、D.根据广义相对论原理和等效原理可知，选项A、D正确，B、C错误.
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正确，B、C错误，D项正确.
【变式备选】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，他做出的如下判断中，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
【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.
7.【解析】选B、C、D.狭义相对论理论认为电磁相互作用的传播速度c是自然界中速度的极限，而星球的运动不能够以超过光速的速度影响到远处的另一个星球，所以万有引力理论无法纳入狭义相对论，故选项A错误，B、D正确.狭义相对论是惯性参考系之间的理论，故选项C正确.
【总结提升】如何选择非惯性系为参考系解题
（1）由广义相对论原理：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，但要满足相对性原理.
（2）由相对性的等效原理：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做一个惯性系，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.
8.【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.而飞船外观察者看到光是一条直线，故选项A正确，B错误.
9.【解析】物体在恒力作用下加速时，m会增加，当v趋近光速c时，质量m趋于无穷大，物体的加速度趋近于零，物体的速度实际上不会增加，故说法不对.
答案：见解析
10.【解析】1
kg物体所包含的静质能有，而1
kg汽油的燃烧值为J，这只是静质能的二十亿分之一，而核能约占它总静质能的，因而物体燃烧、核变化释放出的能量都只是静质能中极小的一部分.
答案：不对
11.【解题指南】解答本题应注意以下两点：
（1）熟记相对论长度公式和质量公式.
（2）运动方向尺度变短，垂直运动方向的尺度不变.
【解析】由相对论长度公式
相对论质量
所以
答案：